Almidón

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Panqueque de "sago" con almidón de maíz El almidón es un polisa un polisacárido cárido de reserva alimenticia predominante en las planta las  plantass, y  proporciona  proporciona el 70-80% 70-80% de de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor   parte de de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer  pan hacer  pan y otros productos de panadería. Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales cereales,, particularmente de  Zea mays mays), trigo (Triticum spp.), varios tipos de arroz ( Oryza sativa), y de algunas maíz ( Zea  Ipomoea raíces y tubérculos, particularmente de patata ( Solanum tuberosum), batata ( Ipomoea batatas) y mandioca ( Manih  Manihot ot esculenta esculenta). Tanto los almidones como los almidones modificados tienen un número enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, agente anti-envejecimiento de pan, gelificante, glaseante, humectante, estabilizante, texturizante y espesante. El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que, en la naturaleza se  presenta  presenta como como compleja complejass partículas partículas discre discretas tas (gránulos (gránulos). ). Los gránulos gránulos de almidón almidón son relativamente densos, insolubles y se hidratan muy mal en agua fría. Pueden ser  dispersados en agua, dando lugar a la formación de suspensiones de baja viscosidad que  pueden  pueden ser ser fácilmente fácilmente mezcl mezcladas adas y bombeada bombeadas, s, incluso incluso a concentrac concentraciones iones mayores mayores del del 35%.  Hordeum vulgare vulgare) tienen dos tipos de El trigo, el centeno ( Secale cereale) y la cebada ( Hordeum granos de almidón: los grandes lenticulares y los pequeños esféricos. En la cebada, los granos lenticulares se forman durante los primeros 15 días después de la  poliniz  polinización ación.. Los  pequeños  pequeños gránulos, gránulos, represe representando ntando un total total de 88% 88% del del número número de granos, granos, aparece aparecenn a los 18-30 días posteriores a la polinización.

Los almidones de los cereales contienen pequeñas cantidades de grasas grasas.. Los lípidos asociados al almidón son, generalmente, lípidos polares, que necesitan disolventes polares

tales como metanol-agua, para su extracción extracción.. Generalmente el nivel de lípidos en el almidón cereal, está entre 0.5 y 1%. Los almidones no cereales no contienen esencialmente lípidos. Químicamente es una mezcla de dos polisa dos  polisacárido cáridoss muy similares, la amilosa y la amilopectina;; contienen regiones cristalinas y no cristalinas en capas alternadas. Puesto amilopectina que la cristalinidad es producida por el ordenamiento de las cadenas de amilopectina, los gránulos de almidón céreo tienen parecido grado de cristalinidad que los almidones normales. La disposición radial y ordenada de las moléculas de almidón en un gránulo resulta evidente al observar la cruz de polarización (cruz blanca sobre un fondo negro) en un microscopio de polarización cuando se colocan los polarizadores a 90° entre sí. El centro de la cruz corresponde con el hilum hilum,, el centro de crecimiento de gránulo. La amilosa es el producto de la condensación de D-glucopiranosas por medio de enlaces glucosídicos a(1,4), que establece largas cadenas lineales con 200-2500 unidades y  peso  pesoss moleculares hasta de un millón; es decir, la amilosa es una a-D-(1,4)-glucana cuya unidad repetitiva es la a-maltosa. Tiene la facilidad de adquirir una conformación tridimensional helicoidal,, en la que cada vuelta de hélice consta de seis moléculas de glucosa helicoidal glucosa.. El interior  de la hélice contiene sólo átomos de hidrógeno hidrógeno,, y es por tanto lipofílico lipofílico,, mientras que los grupos hidroxilo están situados en el exterior de la hélice. La mayoría de los almidones contienen alrededor del 25% de amilosa. Los dos almidones de maíz comúnmente conocidos como ricos en amilosa que existen comercialmente poseen contenidos aparentes de masa alrededor del 52% y del 70-75%. La amilopectina se diferencia de la amilosa en que contiene ramificaciones que le dan una forma molecular a la de un árbol; las ramas están unidas al tronco central (semejante a la amilosa) por enlaces a-D-(1,6), localizadas cada 15-25 unidades lineales de glucosa glucosa.. Su  peso mole molecular  cular es es muy alto ya que algunas fracciones llegan a alcanzar hasta 200 millones de daltones daltones.. La amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más comunes. Algunos almidones están constituidos exclusivamente por amilopectina y son conocidos como céreos céreos.. La amilopectina de papa es la única que posee en su molécula grupos éster fosfato, fosfato, unidos más frecuentemente en una posición O-6, mientras que el tercio restante lo hace en posición O-3.

Tabla de contenidos

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1 Forma de los granos de almidón 2 Gelatinización 3 Retrogradación 4 Gelificación 5 Almidón y arqueología

•

6 Almidón y evolución humana

• • • •

editar]] Forma de los granos de almidón [editar

El tamaño y la forma de los granos de almidón de las células del endospermo endospermo,, varía de un cereal a otro; en el trigo, centeno, cebada, maíz, sorgo y mijo, los granos son sencillos,

tales como metanol-agua, para su extracción extracción.. Generalmente el nivel de lípidos en el almidón cereal, está entre 0.5 y 1%. Los almidones no cereales no contienen esencialmente lípidos. Químicamente es una mezcla de dos polisa dos  polisacárido cáridoss muy similares, la amilosa y la amilopectina;; contienen regiones cristalinas y no cristalinas en capas alternadas. Puesto amilopectina que la cristalinidad es producida por el ordenamiento de las cadenas de amilopectina, los gránulos de almidón céreo tienen parecido grado de cristalinidad que los almidones normales. La disposición radial y ordenada de las moléculas de almidón en un gránulo resulta evidente al observar la cruz de polarización (cruz blanca sobre un fondo negro) en un microscopio de polarización cuando se colocan los polarizadores a 90° entre sí. El centro de la cruz corresponde con el hilum hilum,, el centro de crecimiento de gránulo. La amilosa es el producto de la condensación de D-glucopiranosas por medio de enlaces glucosídicos a(1,4), que establece largas cadenas lineales con 200-2500 unidades y  peso  pesoss moleculares hasta de un millón; es decir, la amilosa es una a-D-(1,4)-glucana cuya unidad repetitiva es la a-maltosa. Tiene la facilidad de adquirir una conformación tridimensional helicoidal,, en la que cada vuelta de hélice consta de seis moléculas de glucosa helicoidal glucosa.. El interior  de la hélice contiene sólo átomos de hidrógeno hidrógeno,, y es por tanto lipofílico lipofílico,, mientras que los grupos hidroxilo están situados en el exterior de la hélice. La mayoría de los almidones contienen alrededor del 25% de amilosa. Los dos almidones de maíz comúnmente conocidos como ricos en amilosa que existen comercialmente poseen contenidos aparentes de masa alrededor del 52% y del 70-75%. La amilopectina se diferencia de la amilosa en que contiene ramificaciones que le dan una forma molecular a la de un árbol; las ramas están unidas al tronco central (semejante a la amilosa) por enlaces a-D-(1,6), localizadas cada 15-25 unidades lineales de glucosa glucosa.. Su  peso mole molecular  cular es es muy alto ya que algunas fracciones llegan a alcanzar hasta 200 millones de daltones daltones.. La amilopectina constituye alrededor del 75% de los almidones más comunes. Algunos almidones están constituidos exclusivamente por amilopectina y son conocidos como céreos céreos.. La amilopectina de papa es la única que posee en su molécula grupos éster fosfato, fosfato, unidos más frecuentemente en una posición O-6, mientras que el tercio restante lo hace en posición O-3.

Tabla de contenidos

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1 Forma de los granos de almidón 2 Gelatinización 3 Retrogradación 4 Gelificación 5 Almidón y arqueología

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6 Almidón y evolución humana

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editar]] Forma de los granos de almidón [editar

El tamaño y la forma de los granos de almidón de las células del endospermo endospermo,, varía de un cereal a otro; en el trigo, centeno, cebada, maíz, sorgo y mijo, los granos son sencillos,

mientras que los de arroz son compuestos. La avena tiene granos sencillos y compuestos  predominan  predominando do estos estos últimos. últimos. La mayor parte de los granos de almidón de las células del endospermo (El endospermo es el tejido nutricional formado en el saco embrional de las plantas con semilla; es triploide (con tres conjuntos de cromosomas) y puede ser ingerido por el embrión embrión.. Está conformado por células muy apretadas y gránulos de almidón incrustados en una matríz, gran parte de éste es proteína proteína.El .El endospermo es un depósito de alimentos para el embrión de los granos de diversas plantas angiospermas angiospermas..) prismático y central del trigo tiene dos tamaños: grande, 30-40 micras de diámetro, y pequeño, 1-5 micras micras,, mientras que los de las células del endospermo sub-aleurona, son principalmente de tamaño intermedio 6-15 micras de diámetro. En las células del endospermo sub-aleurona hay relativamente más  proteína  proteína y los los granos granos de almidón almidón están están menos menos apretado apretadoss que en el resto del del endospe endospermo. rmo. Tabla: Características del almidón usado en el laboratorio

Origen del almidón

Márgenes de temperatura de gelificación ( ° C)

Forma del grano

Tamaño del grano (nm)

Trigo

58 - 64

Lenticular  Redondo

20-352-10

Gelatinización [editar editar]] Los gránulos de almidón son insolubles en agua fría, pero pueden embeber agua de manera reversible; es decir, pueden hincharse ligeramente con el agua y volver luego al tamaño original al secarse. Sin embargo cuando se calientan en agua, los gránulos de almidón sufren el proceso denominado gelatinización gelatinización,, que es la disrupción de la ordenación de las moléculas en los gránulos. Durante la gelatinización se produce la lixiviación de la amilosa, la gelatinización total se produce normalmente dentro de un intervalo más o menos amplio de temperatura, siendo los gránulos más grandes los que  primero  primero gelatinizan gelatinizan.. Los diversos estados de gelatinización pueden ser determinados utilizando un microscopio de polarización. Estos estados son: la temperatura de iniciación (primera observación de la pérdida de birrefrigerancia), la temperatura media, la temperatura final de la pérdida de birrefrigerancia (TFPB, es la temperatura a la cual el último gránulo en el campo de observación pierde su birrefrigerancia), y el intervalo de temperatura de gelatinización. Al final de este fenómeno se genera una pasta en la que existen cadenas de amilosa de  bajo peso peso molecu molecular lar altamente altamente hidratadas hidratadas que que rodean rodean a los agregad agregados, os, también también hidratados, hidratados, de los restos de los gránulos.

editar]] Retrogradación [editar

Se define como la insolubilización y la precipitación espontánea, principalmente de las moléculas de amilosa, debido a que sus cadenas lineales se orientan paralelamente y accionan entre sí por puentes de hidrógeno a través de sus múltiples hidroxilos hidroxilos;; se puede efectuar por diversas rutas que dependen de la concentración y de la temperatura del sistema. Si se calienta una solución concentrada de amilosa y se enfría rápidamente hasta alcanzar la temperatura ambiente se forma un gel rígido y reversible, pero si las soluciones son diluidas, se vuelven opacas y precipitan cuando se dejan reposar y enfriar  lentamente pero en si no se tiene un concepto claro dedido a las palabras que se utilizan en este articulo. La retrogradación esta directamente relacionada con el envejecimiento del pan, las fracciones de amilosa o las secciones lineales de amilopectina que retrogradan, forman zonas con una organización cristalina muy rígida, que requiere de una alta energía para que se rompan y el almidón gelatinice. ANEXO (19-01-08): Las moléculas de amilosa y amilopectina están dispersas en la solución acuosa (gelatinizada) de almidón. Después del enfriamiento, las porciones lineales de varias moléculas se colocan paralelamente debido a la formación de enlaces H. Esto obliga a las moléculas de agua a apartarse y a permitir que las moléculas cristalicen  juntas.  juntas. Cuando Cuando se se disuelve disuelve el el almidón almidón en agua, agua, la la estructura estructura cristalina cristalina de las molécu moléculas las de amilosa y amilopectina se pierde y éstas se hidratan, formando un gel, es decir, se gelatiniza. Si se enfría este gel, e inclusive si se deja a temperatura ambiente por  suficiente tiempo, las moléculas se reordenan, colocándose las cadenas lineales de forma  paralela  paralela y formand formandoo puentes puentes de hidrógeno. hidrógeno. Cuando Cuando ocurre este reordena reordenamiento miento,, el agua agua retenida es expulsada fuera de la red (proceso conocido como sinéresis), es decir, se separan la fase sólida (cristales de amilosa y de amilopectina) y la fase acuosa (agua líquida). El fenómeno de sinéresis puede observarse en la vida cotidiana en las cremas de  pastelería,  pastelería, yogure yogures, s, salsas salsas y purés purés.. Para ver una una imagen imagen de de este este proceso proceso se se puede puede ir a: a: http://www.landfood.ubc.ca/courses/fnh/301/water/waterq5.htm

Gelificación [editar editar]] Tipo de almidón

Amilosa

Forma del gránulo

Tamaño

Temperatura de gelatinización

Maíz

Trigo

27 %

24 %

Angular poligonal, esférico

Esférico o lenticular 

5-25 micras

11-41 micras

62-72 °C

58-64 °C

Características del gel

Tiene una viscosidad media, es opaco y tiene una tendencia muy alta a gelificar 

Viscosidad baja, es opaco y tiene una alta tendencia a gelificar 

editar]] Almidón y arqueología [editar

 Zamia amblyph amblyphyllidia yllidia) recuperado en herramienta Grano de almidón de marunguey ( Zamia lítica. Sitio Utu-27, Puerto Rico (ca. 1100 dC)

Debido a las cualidades morfológicas diferenciadas con que cuentan los gránulos de almidón según la planta a la cual pertenecen, se ha diseñado una técnica de investigación  paleoetnob  pale oetnobotánic otánicaa (granos de almidón en arqueología) de gran ayuda para la arqueología de las regiones tropicales del mundo. Muchas plantas, sobre todo tuberosas y de semillas, no habían podido ser identificadas en los contextos arqueológicos de los trópicos, situación que arrestaba el conocimiento que se podía tener sobre la importancia que tuvieron las plantas para los pueblos antiguos de estas áreas. Los gránulos de almidón, al ser estructuras perdurables en las herramientas arqueológicas relacionadas con la  producción  producción de alimentos alimentos y otros otros derivados derivados,, pueden pueden ser ser recupera recuperados dos e identific identificados ados.. El  proceso  proceso de extracción extracción de almidone almidoness de herramie herramientas ntas arqueo arqueológic lógicas as comienza comienza con la la recolección de muestras de sedimentos en los poros, grietas y fisuras de dichas herramientas para luego someterlas a un proceso de separación química (por medio de centrifugación con cloruro de cesio cesio). ). Gracias a la aplicación del estudio de granos de almidón en arqueología, en la actualidad existen varias investigaciones sobre el origen y evolución de las plantas en el neotrópico americano que han servido para comenzar a trazar, de manera efectiva, muchas de las dinámicas bioculturales en torno al desarrollo de las plantas económicas (silvestres y domésticas) y de la complejidad sociocultural de los pueblos indígenas indígenas.. Para conocer más sobre granos de almidón y arqueología busque en la Web: granos de grain analysis analysis and archaeolog archaeologyy). almidón y arqueología ( starch grain editar]] Almidón y evolución humana [editar

Investigaciones concluidas en septiembre de 2007 realizadas por el equipo dirigido por   Nathaniel  Nathaniel Domihy Domihy han demos demostrado trado que que el Homo sapiens (el ser humano) posee copias adicionales de un gen denominado AMY1 el cual es básico para sintetizar la enzima amilasa en las glándulas salivales y, en el pánc el páncreas reas.. Concretamente, el ser humano posee

más AMY1 que los demás primates (triplica en cantidad a sus parientes vivos más cercanos: los chimpancés y los bonobos). Esta copia abundante de AMY1 en el ser humano le ha posibilitado sobrevivir ante carestías de carnes o frutas merced a dietas ricas en almidón como el que se encuentra en cereales, tubérculos y bulbos. Se considera que la capacidad de asimilar el almidón por   parte de los ancestros del humano ocurrió unos 2 millones de años antes del presente y está asociado al rápido desarrollo del cerebro debido al rápido aporte de carbohidratos los cuales son un excelente combustible para la actividad cerebral. Los animales que se alimentan de bulbos y de tubérculos producen masa corporal a partir del almidón con  patrones coincidentes con los de los ancestros humanos. Aún entre las poblaciones humanas actuales se encuentran pequeñas diferencias de dosaje de la AMY1 según predomine o no una dieta rica en almidón: la mayoría de los japoneses actuales, con una dieta en la cual abunda el almidón procedente del arroz poseen más gen AMY1 que poblaciones con dietas más carnívoras como los turcos yakutas de Siberia o los biaka de África. Empero, no todas parecen ser ventajas en la capacidad humana de consumir y metabolizar  el almidón, sus carbohidratos de combustión rápida parecen provocar la afección llamada síndrome de hígado graso, tal afección se vería particularmente potenciada cuando a una dieta muy abundante en almidón (con elevado índice glucémico) se le suma un modo de vida sedentario como el que es frecuente en las sociedades urbanas contemporáneas. Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Almid%C3%B3n"

Los almidones tropicales no llegan al mercado La investigación agrícola necesita ocuparse más de las características de los productos que facilitan su transformación Durante siglos, los almidones tropicales - como la yuca, el arruruz, el sagú, el taro, la batata y el ñame- han sido alimentos básicos de la población de las regiones cálidas y húmedas del mundo. Estas plantas, naturalmente adecuadas a las condiciones agroclimáticas tropicales, crecen en gran abundancia con pocos insumos artificiales o ninguno. En efecto, son tan aptas para proporcionar las calorías esenciales, que se consideran la quintaesencia de los "cultivos de subsistencia". Pero en los países tropicales en desarrollo, el éxito mismo de las plantas feculentas como alimentos básicos está limitando su  Almidón de trigo, muy de potencial contribución al desarrollo agrícola y al crecimiento cerca económico general. Un estudio reciente del Servicio de Agroindustrias y Gestión Postcosecha del Departamento de Agricultura de la FAO reveló que si bien se ha llevado a cabo una exhaustiva investigación de sus propiedades agronómicas y fenotípicas, los cultivos tropicales no se han beneficiado del tipo de investigación de valor agregado necesaria para que sean competitivas internacionalmente. En consecuencia, el maíz, el trigo y la patata siguen dominando los lucrativos mercados mundiales de almidones de las industrias de alimentos y no alimentarias. Estos modernos productos con valor agregado por lo general tienen aplicaciones muy específicas y son, pues, mucho menos

El ubicuo almidón

susceptibles a las fluctuaciones del mercado que pueden producir el caos en las economías en desarrollo fundadas en los productos básicos. Trascender esta idea de que son cultivos de subsistencia y hacer que compitan con las féculas predominantes no será fácil, porque la competencia no está en el maíz, el trigo o la patata mismos, sino las características funcionales de sus productos de valor agregado. Nuevas oportunidades comerciales. Hasta hace poco tiempo, los mercados mundiales de los almidones estaban prácticamente cerrados a las importaciones. Los derechos eran tan elevados que era casi imposible vender otra cosa que los productos más básicos, a precios dictados por los compradores. Se consideraba absurda toda idea de añadir valor a los almidones de los países en desarrollo. Sin embargo, todo eso ha cambiado merced al acuerdo de la Ronda Uruguay del GATT, que ha abierto nuevas oportunidades comerciales. La aplicación comercial rentable de los almidones tropicales tiene muchas posibilidades. Pero para explotar adecuadamente estos materiales hace falta una enorme cantidad de investigación y crear un nuevo tipo de productos. La industria internacional de almidones ya ha establecido el modelo de calidad y confiabilidad del producto. Si los almidones tropicales producidos localmente no logran alcanzar un nivel comparable de calidad, funcionalidad o confiabilidad, sencillamente no sobrevivirán en el mercado competitivo. Un medio comercial más equitativo de todas formas tiene sus límites.

El almidón se utiliza en una amplia variedad de productos no alimentarios. Por ejemplo:  Adhesivos gomas de cola de fusión, estampillas, encuadernación, sobres, etiquetas Explosivos adhesivo para la cabeza de los fósforos Papel recubrimientos de papel, pañales desechables Construcción aglutinante para tabiques de concreto, adhesivo para madera laminada Metal adhesivo de metal poroso, aglutinantes para núcleos de fundición Textiles acabado de telas, estampado Cosméticos maquillajes, cremas faciales Farmacéuticos revestimiento de cápsulas, agentes disperesantes Minería separación de minerales por flotación y sedimentación Otros películas de plásticos biodegradables, baterías secas

Queda mucho por hacer en cuanto a las características que hacen más conveniente la distribución de estos productos y más fácil su transformación, y que ponen de relieve las propiedades físicas, químicas y orgánicas requeridas por los mercados a los que se destinan. Para los almidones que carezcan de las características funcionales innatas buscadas, habrá que realizar un esfuerzo mayor para agregarles valor o modificarlos para que puedan competir internacionalmente. El estudio del Servicio de Agroindustrias afirma que la guía más importante de la investigación práctica es sin duda el mercado. Los mercados grandes requieren un suministro constante, y precios y calidad confiables. Se niegan a tomar iniciativas y es en extremo difícil interesarlos en productos nuevos a menos que se garanticen estos criterios. Los mercados grandes también necesitan tiempo para probar y comprobar los productos nuevos, hasta estar por completo seguros de que son adecuados (piénsese, por ejemplo, en los problemas que tendría una gran empresa productora de papel, si cinco mil toneladas de papel blanco se hicieran amarillas después de un año en los estantes, porque un nuevo adhitivo de almidón resultó inestable). Características básicas del almidón: tamaño de los gránulos, la amilasa y la amilopectina. Una vez considerados estos factores básicos, el siguiente criterio más importante es el funcionamiento del producto, que depende de sus características funcionales. Efectivamente, así debería considerarse el almidón: como un conjunto de características funcionales adecuadas a una determinada aplicación. Estas características derivan de las propiedades físico-químicas de los gránulos del almidón. El tamaño y la distribución de los gránulos del almidón es importante para ciertas aplicaciones. Por ejemplo, los gránulos pequeños del almidón de arroz lo hacen muy adecuado para el acabado de las telas finas y para los cosméticos para la piel. El arrurruz antes era un producto selecto para el papel sin carbono, que exige un almidón de dimensión y uniformidad determinadas. Un almidón como el del trigo no podría utilizarse -por lo menos no sin modificarlo-, debido a la distribución bimodal de sus gránulos, cuya dimensión media varía de 6.5 a 19.5 micras. Otras características físicas simples, importantes en la funcionalidad, son la forma y superficie de los gránulos, factores críticos cuando se utiliza el alimidón como portador de colores en la superficie, de sabores y condimentos. Estas cualidades son funciones de la proporción entre amilasa y amilopectina de los almidones. Ambos polímeros tienen estructuras muy distintas -lineal la de la amilasa y muy ramificada la de la amilopectina-, y cada una de ellas tiene una importancia

fundamental en la funcionalidad última del almidón original y sus derivados: la viscosidad, la resistencia al corte, la gelatinización, las texturas y la solubilidad, la pegajosidad, la estabilidad del gel, la hinchabilidad por frío y la retrogradación dependen de la relación amilasa/amilopectina. Añadir valor a los almidones tropicales. Respecto a las propiedades funcionales de los almidones, la mayor parte de las empresas comerciales estudian las características de los almidones competitivos en aplicaciones específicas. A este objetivo hay que dirigirse. Cuando los almidones tropicales no pueden satisfacer estas características, la única opción es alguna forma de añadirles valor. Esto puede ser tan simple como esterilizar los productos necesarios para la industria farmacéutica, o bien una modificación química muy compleja para ofrecer propiedades por completo distintas del almidón tropical. Añadir valor en forma simple - inclusive por lavado, centrifugado y pregelatinización - puede rendir grandes ganancias. (Por ejemplo, los problemas de suministro de arrurruz para producir papel sin carbono hicieron que una empresa utilizara el centrifugado para separar los gránulos menores de los grandes del almidón de trigo, y éste desplazó de inmediato al de arrurruz en el mercado). Agregar valor en forma compleja da lugar a una amplia variedad de almidones modificados por medios químicos, para las industrias de alimentos, papel y textiles.

Los problemas de suministro de arrurruz para producir papel sin carbono motivó a una empresa a utilizar almidón de trigo. Este almidón en seguida desplazó al de arrurruz en el mercado.

La diversidad de propiedades funcionales específicas de los almidones necesarias para la industria alimentaria es casi ilimitada. Ningún otro ingrediente proporciona textura a tan gran variedad de alimentos como el almidón. Ya sea que se trate de sopas, cocidos, salsas, relleno para tartas o flanes, el almidón proporciona un producto consistente y estable durante el almacenamiento, al gusto del consumidor. Estas características se están obteniendo cada vez más de almidones tropicales modificados genéticamente, a consecuencia de la demanda creciente de alimentos naturales. El almidón también tiene una gran variedad de aplicaciones de valor agregado en las industrias no alimentarias, y cada aplicación exige características funciones muy particulares. Incluso en las aplicaciones no alimentarias más básicas del almidón, se utiliza mucho valor agregado: los almidones adhesivos se tratan con ácidos o con alcaloides, y se modifican con oxidantes, sales y alcoholes. Los almidones textiles se esterilizan, oxidan y someten a diversos agentes de interconexión cruzada. La utilización de almidones complejos de valor agregado destaca en los productos de papel. Los almidones sirven para dar mayor fuerza a los pañuelos y toallas de papel, y permiten aprovechar más el papel reciclado en cartón macizo y cartón. La exigencia cada vez mayor de que los productos sean biodegradables aumentará el volumen, ya que el almidón se utiliza en las películas y hojas de plástico, así como en las fórmulas de fibras naturales que irán reemplazando a las espumas de plástico. El volumen de almidones para aplicaciones no alimentarias es enorme. Efectivamente, las aplicaciones no alimentarias del almidón son un importante indicador de la economía de los países. Una economía activa necesita materiales de construcción para hacer edificios, fábricas y vivienda, papel para la administración, para envolver y envasar productos diversos, así como adhesivos para pegar toda esta actividad económica. Al prosperar la economía, prospera también el volumen de almidones de aplicaciones no alimentarias. Conforme se desarrollan los países, crece su demanda de almidones de valor agregado, de gran calidad y muy funcionales. Falta de información. Las propiedades particulares y químicas de cada almidón son la clave de su éxito. Una investigación de las bases de datos de Foods Science and Technology Abstracts y de Foods Intelligence reveló la enorme brecha que se abre entre la información existente de las propiedades físicas de los tres grandes del almidón -trigo, maíz y patata-, y la información de los almidones tropicales.

Publicaciones sobre las propiedades físicas de los almidones (%) batata

0.72

mijo

1.52

sorgo

3.55

yuca

5.68

arroz

13.14

patata

17.41

trigo

28.72

maíz

29.25

Las publicaciones sobre la batata, el mijo, el sorgo y la yuca representan menos de 12 por ciento del total. La investigación de las propiedades químicas y la modificación de los almidones ofrece un panorama parecido. El estudio del Servicio de Agroindustrias y Gestión Postcosecha concluye que queda mucho por hacer en materia de las características funcionales y de las posibilidades de modificación de los almidones tropicales, para que lleguen a ser competitivos. Urge dirigir la investigación agrícola a los países tropicales -donde no se ha establecido una tradición sólida de investigación de valor agregado-, para estudiar las características de esos productos que facilitan el proceso de transformación y lo vuelven más eficiente, como la uniformidad de la forma de las raíces, o la facilidad de pelarlos. Con ligeros cambios de la proporción entre amilasa y amilopectina se pueden conseguir enormes efectos en una amplia variedad de características funcionales. Estas son las propiedades que requiere el consumidor final y que está dispuesto a pagar. Sin esta nueva orientación de la investigación - en los ámbitos nacionales e internacional -, es poco probable que los almidones con valor agregado de los países en desarrollo lleguen a tener una presencia significativa en los mercados mundiales.

Obtenido de http://www.fao.org/ag/esp/revista/9809/spot3.htm

El rincón de la Ciencia

¿Qué es el almidón?

nº 21 (Abril-2003)

(RC-58)

M.A. Gómez

El almidón es la sustancia con la que las plantas almacenan su alimento en raíces (yuca), tubérculos (patata), frutas y semillas (cereales). Pero, no sólo es una importante reserva para las plantas, también para los seres humanos tiene una alta importancia energética, proporciona gran parte de la energía que consumimos los humanos por vía de los alimentos. El almidón se diferencia de los demás hidratos de Puedes obtener más información sobre las propiedades sorprendentes de una suspensión de carbono presentes en la naturaleza en que se almidón proveniente de harina de maíz en presenta como un conjunto de gránulos o Propiedades sorprendentes de la papilla de maiz partículas. Estos gránulos son relativamente y experimentar con ella en densos e insolubles en agua fría, aunque pueden experimentos con la papilla de maiz

dar lugar a suspensiones cuando se dispersan en el agua. Suspensiones que pueden variar en sus propiedades en función de su origen.

El almidón como sustancia química Desde el punto de vista químico el almidón es un polisacárido, el resultado de unir moléculas de glucosa formando largas cadenas, aunque pueden aparecer  otros constituyentes en cantidades mínimas. El almidón es una sustancia que se obtiene exclusivamente de los vegetales que lo sintetizan a partir  del dióxido de carbono que toman de la atmósfera y del agua que toman del suelo. En el proceso se absorbe la energía del sol y se almacena en forma de glucosa y uniones entre estas moléculas para formar las largas cadenas del almidón, que pueden llegar a tener hasta 2000 o 3000 unidades de glucosa.

EXPERIMENTA: La saliva contiene una enzima

capaz de romper las cadenas de almidón: la ptialina. Así si comemos una galleta salada y la dejamos un cierto tiempo en la boca comenzamos a notar un sabor  dulce. Lo que ocurre es que la enzima comienza a romper el almidón en unidades más pequeñas: azúcares.

El almidón está realmente formado por una mezcla de dos sustancias, amilosa y amilopectina, que sólo difieren en su estructura: la forma en la que se unen las unidades de glucosa entre si para formar las cadenas. Pero esto es determinante para sus propiedades. Así, la amilosa es soluble en agua y más fácilmente hidrolizable que la amilopectina (es más fácil romper su cadena para liberar las moléculas de glucosa) . En realidad, la estructura del almidón es muy parecida a la de la celulosa, otro polisacárido que producen las plantas. Pero mientras el almidón es parte del alimento de muchos animales y se descompone fácilmente por acción de las enzimas digestivas, la celulosa es parte del tejido de sostén de las plantas y muy difícil de digerir, algo que la mayoría de los animales aprenden rápidamente. En los animales, el equivalente al almidón, como sustancia de reserva energética, es otra sustancia de estructura parecida que recibe el nombre de glucógeno. El almidón se puede identificar fácilmente gracias a que la amilosa en presencia de yodo forma un compuesto azul estable a bajas temperaturas.

La utilidad del almidón El almidón es importante porque forma parte de nuestra dieta. Se encuentra en las patatas, el arroz, los cereales, las frutas, etc. En una dieta sana, la mayor  parte de la energía la conseguimos a partir del almidón y las unidades de glucosa en que se hidroliza. El almidón también es muy utilizado en la industria alimentaria como aditivo para algunos alimentos. Uno más de los muchos utilizados. Tiene múltiples funciones

Puedes aprender a detectar el almidón presente en algunos alimentos en: ¿Tienen almidón los alimentos?

entre las que cabe destacar: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, conservante para el pan, gelificante, aglutinante, etc. El problema surge porque muchas veces no se nos informa de su uso. Así, por ejemplo, se utiliza en la fabricación de embutidos y fiambres de baja calidad para dar consistencia al producto.  Antiguamente, el almidón se utilizaba para "almidonar" la ropa. Cuando se lavaba la ropa se le daba un baño en una disolución de almidón para conseguir  que después del planchado quedara tersa o con apresto y evitar que se arrugara, por ejemplo sábanas y camisas. También se utilizaba en mayor  concentración, incluso para conseguir que la ropa quedara tiesa, como por  ejemplo, los "can-can" que llevaban las mujeres debajo de las faldas para dar  volumen. Hoy en día el almidón tiene otras muchas aplicaciones. Por ejemplo, es un excelente agente antiadherente en múltiples usos. Pero también puede utilizarse para todo lo contrario: como adhesivo. Una utilización muy interesante del almidón es la preparación de embalajes de espuma, una alternativa biodegradable a los envases de poliestireno.

http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/Rc-58.htm

¿Tienen almidón los alimentos? Mª J. Pozo (IES Europa, Rivas Vaciamadrid) M. A. Gómez (IES Victoria Kent, Torrejón de Ardoz)

El rincón de la Ciencia

(PR-29)

nº 21, Abril 2003

El almidón es un hidrato de carbono presente en muchos alimentos de origen vegetal, pero que nunca debería estar presente en los alimentos de origen animal. En esta experiencia vamos a practicar con una técnica muy sencilla que nos permite detectar el almidón en distintos tipos de alimentos. Para ello vamos a aprovechar la propiedad que tiene de reaccionar con el yodo tomando un color  azul oscuro o violeta. Normalmente, para esta reacción se utiliza un reactivo de laboratorio que recibe el nombre de lugol (disolución de yodo, al 5 %, y yoduro de potasio, al 10%, en agua). Pero también podemos desarrollar esta técnica en casa a partir de los productos farmacéuticos yodados que se utilizan habitualmente para tratar l as heridas. Tradicionalmente se ha utilizado la tintura de yodo. En España el producto más habitual se comercializa con el nombre de Betadine.

¿Qué necesitamos?

• • • •

Cuentagotas Plato pequeño Tintura de yodo o Betadine Diversos alimentos de origen vegetal (harina, arroz, patata, pan, etc)

¿Cómo lo hacemos? En primer lugar hay que preparar el reactivo que vamos a utilizar y para ello es necesario diluir el Betadine en agua. - Mezcla 1 gota de Betadine con 10 gotas de agua PRECAUCIÓN: No debes ingerir el Betadine ni el reactivo obtenido. Sólo es de uso externo y debes evitar el contacto con los ojos, los oídos u otras mucosas.

En un platito pon pequeñas cantidades de los alimentos que hemos descrito y añade una gota del reactivo a cada muestra. Observa cómo poco a poco aparece el color azul oscuro característico de la reacción del yodo con el almidón. Prueba ahora con otros alimentos, por ejemplo, una pequeña cantidad de pescado o de carne (se verá mejor si es carne blanca, pollo o cerdo) y comprueba que no contienen almidón.

Sigue investigando Pero no todo es siempre así. Hay veces que los fabricantes de fiambres añaden almidón a sus productos, sin avisarnos (así nos venden almidón a precio de jamón). Esto suele ocurrir con algunos fiambres y embutidos baratos (por ejemplo: jamón York, mortadela, chopped, etc) Puedes investigar, siguiendo la técnica que hemos visto m ás arriba, si en alguno de estos alimentos se ha añadido almidón. Si no se ve bien el resultado, puedes cocer en una pequeña cantidad de agua la muestra, durante 4 o 5 minutos, y realizar la prueba sobre el extracto que obtengas una vez que se haya enfriado. http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Practica/PR-29.htm

Procesamiento de Almidón

Pectina en almidón

El almidón de utiliza en su forma natural, pero en mucho mayor medida en sus diversas formas modificadas, como es el caso de los jarabes de Maltodextrina y Glucosa. El producto de almidón

El almidón es un grupo de ingredientes naturales, compatibles con el ambiente y muy versátiles que juegan un papel cada vez más importante en la industria actual de productos alimenticios. El ingrediente en su estado natural es una combinación de dos polímeros de glucosa, que inicialmente se encuentran confinados dentro de un gránulo semi-cristalino formado dentro de "organelos" de plantas que sintetizan el almidón. Procesamiento y equipo para almidón

El procesamiento del almidón requiere de hidrólisis, por ejemplo, de la división parcial o total de las moléculas grandes en fragmentos más pequeños, procesos químicos o enzimáticos, concentración de refinación y otras operaciones de unidad para obtener el endulzante que se necesita. El proceso y equipo son diseñados con respecto al tipo de  proceso, materia prima y especificación de producto final.

Procesamiento de Almidón

 Niro ha desarrollado un equipo de proceso de vanguardia para el procesamiento del almidón que requiere de un mínimo de consumo de energía, cargas minimizadas de efluentes y consumo reducido de agua fresca. Esta evolución es un resultado de los requerimientos crecientes y las demandas de carácter ambiental de la industria del almidón. Este equipo permite un uso óptimo de materia prima para recuperación de almidón de productos como: •

 Arroz

•

Trigo

•

Tapioca

•

Maíz

•

Sorgo

El procesamiento del almidón requiere de hidrólisis, por ejemplo, de la división parcial o total de las moléculas grandes en fragmentos más pequeños, procesos químicos o enzimáticos, concentración de refinación y otras operaciones de unidad para obtener el endulzante que se necesita. El proceso y equipo son diseñados con respecto al tipo de  proceso, materia prima y especificación de producto final. Más de 40 años de experiencia en el desarrollo, diseño, construcción de procesos industriales en todo el mundo y mantenimiento de instalaciones de producción permiten a  Niro y otras empresas de GEA suministrar tecnología y equipo para endulzantes, hechos a la medida para cumplir con cualesquier necesidades, incluyendo: •

Licuefacción

•

Sacarificación

•

Filtración

•

Tratamiento de Carbón

•

Intercambio iónico

•

Evaporación / Concentración

•

Cristalización

•

Isomerización

•

Fraccionación

•

Hidrogenación

•

Secado en lecho fluidizado

•

Secado por atomización

El secado por atomización es el negocio principal de Niro y quizá la técnica de secado industrial continuo más importante para transformar las formulaciones de endulzantes líquidos en polvos. El material es atomizado en gotitas, que son dirigidas a un flujo controlado de aire caliente. Las partículas se forman a medida que la humedad se evapora de cada gotita y el  producto secado se descarga de la cámara de secado. Tipos de endulzantes

Su elección de secadora por atomización depende del tipo de endulzante que usted desea  producir. •

Para endulzantes de baja termoplasticidad y baja hidroscopia, se recomiendan los diseños de secadora por atomización FSD™

•

Para endulzantes termoplásticos e higroscópicos como el sorbitol y el azúcar total, la secadora por atomización Filtermat® con banda integrada se recomienda

Fluidized Spray Dryer -

Filtermat® Dryer 

FSD™

http://www.gea-niro.com.mx/industrias-servimos/alimentos-lacteos/procesamiento-dealmidon.htm

DESARROLLO

1. Los almidones nativos. Los almidones abundan en los alimentos amiláceos como son los cereales, de los que puede extraerse fácilmente y es la más barata de todas las substancias con estas propiedades; el almidón más utilizado es el obtenido a partir del maíz 9. Los almidones nativos se obtienen a partir de las fuentes de cereales (a partir de grano o subproductos) conservando la estructura nativa del almidón, su utilidad consiste en que regulan y estabilizan la textura y por sus propiedades gelificantes y espesantes 5. Estos compuestos son una excelente materia prima, su funcionalidad depende del peso molecular promedio de la amilosa y la amilopectina, así como de la organización molecular de estos glucanos dentro del gránulo 10. Distribución y características de los gránulos de almidón en 1. los cereales  Aproximadamente el 80 % del grano de cereales está compuesto por hidratos de carbono y dentro de ellos el almidón es el que en mayor proporción se encuentra 11, lo cual puede ser observado en la siguiente tabla:

Tabla 1. Composición en hidratos de carbono de los cereales Cereal Almid Celulo Hemicelul Pentosan Azúcar  ón sa osa es -glucan as libres as  Arroz elabora do

85

1

2

0,1

0,9

0,4

 Avena entera

4,6

3,2

1,3

Cebada

5,8

7,5

3,5

Centen o

2,4

6,4

7,1

Maíz

70

2

3

-

6,2

1,9

Sorgo

75

2,5

2,5

-

-

2

Trigo

60

2

5

0,8

4,9

2,3

De las partes anatómicas de los granos de cereales es el endospermo el depósito por excelencia de almidón; sin embargo, de manera general, su distribuciónen las partes del mismo difieren. Por ejemplo el endospermo periférico se caracteriza por tener unidades de almidón pequeñas, angulares y compactas mientras que en el endospermo vítreo los gránulos de almidón ocupan la mayoría del espacio celular y están rodeados y  separados de la matriz proteica y tienen formas angulares. Por otra parte en el endospermo almidonoso que se encuentra encerrado por el vítreo las unidades de almidón son de mayor tamaño y menos angulares 1. La proporción entre estos endospermos, determina la dureza y  densidad del grano, y por ende, muchos factores que afectan el procesamiento, como el tiempo de cocción, la molienda seca y  húmeda, el descorticado, etc. 11. El almidón se almacena en gránulos que se forman en los amiloplastos dentro de las células del endospermo, los que difieren en forma y tamaño en dependencia del cereal. En la mayoría de los cereales cada amiloplasto contiene un grano, sin embargo en el caso del arroz y la avena se encuentran muchos en cada uno de ellos.

Existen diferencias entre los gránulos de almidón de los distintos cereales en cuanto a tamaño y forma. En el trigo, la cebada y el centeno, existen gránulos de almidón de dos tamaños, unos grandes lenticulares y otros pequeños y esféricos. La composición de estos gránulos es similar y únicamente hay  que destacar la muy superior área superficial por unidad de masa de los pequeños. En tanto en el caso del maíz y sorgo, los gránulos de almidón son muy parecidos, tanto en tamaño como en forma (entre la poliédrica de la zona exterior del maíz y la esférica de la parte interior). Los gránulos del mismo también son similares, aunque más pequeños. Por otro parte los gránulos individuales del almidón de arroz y avena, son parecidos, de forma poliédrica y se presentan en forma de granos compuestos. No obstante, estos granos compuestos son diferentes, los de avena son grandes y esféricos, y los de arroz, son más pequeños y  poliédricos. La siguiente tabla muestra las características de los gránulos de almidón en cereales en cuanto a tamaño, y forma. Tabla 2. Características de los gránulos de almidón en cereales. Cereal

Tamaño

Forma

Notas

Trigo

grande : 15-40 µ

lenticular 

Gránulos simples

pequeños : 1-40 µ esférica Centeno grande : 25-60 µ

lenticular 

 Anillos concéntricos algunas veces perceptibles

pequeños : 2-5 µ

esférica

Hilo visible

 Avena

hasta 60 µ

lenticular

Conteniendo hasta 80 gránulos individuales

Maíz

gránulos simples: esférica 2-5 µ 2-30 µ 2-30 µ

angular, poligonal esférica

Gránulos individuales Endospermo duro Endospermo harinoso No hay anillos concéntricos. Hilo estrellado.

 Arroz

entre 2-12 µ

2.

angular

Conteniendo hasta 150 gránulos individuales

Características de los almidones en algunos cereales 1.

Maíz:

Existen diversas variedades de maíz cada una presenta diferentes características, las más conocidas son: a) Blanco: posee un endospermo flojo y harinoso, no contiene almidón córneo.  b) Dentiforme: es el más importante económicamente, posee almidón córneo en los lados del grano. c) Duro: en el interior de su grano contiene sólo endospermo harinoso y los lados impostados por almidón córneo, por lo que adquiere cierta dureza y protección contra el secamiento. d) Reventón o palomino: el endospermo en su casi totalidad es almidón córneo, con calor se revienta la cutícula de la semilla al gelificarse el almidón y se expansiona el endospermo hacia el exterior. Tiene gran uso como golosina. e) Dulce: sólo contiene amilopectina en su endospermo, pues por mutación en su DNA, no posee todos los enzimas de la síntesisdel almidón total. Tiene un mayor contenido en grasa, proteínas y carbohidratos solubles que le dan el sabor dulce, se emplea ampliamente como verdura. Según sus propiedades físicas y / o funcionales los maíces pueden ser clasificados en: blanco, azul y morado, dentado, cristalino, palomero, alto en amilasa, alto en lisina, alto en aceite, pazolero o cuzco, amarillo, ceroso; siendo los dos últimos los de mayor importancia en la obtención de almidón; así tenemos que el maíz amarillo es el más producido a nivel mundial, se caracteriza por contener alto contenido de pigmentos carotenoides en el endospermo y  son los maíces preferidos por la industria refinadora de almidón, en tanto el maíz ceroso tiene bajo contenido de amilosa (0 – 5 %), con una apariencia del endospermo cerosa utilizados por la industria refinadora de almidón, sus propiedades funcionales son contrastantes con el almidón procedente de endospermos normales 11. El componente glusídico más abundante en el maíz también es el almidón. Sus gránulos son semejantes a los de avena, pero algo mayores y poligonales, con una fisura de forma de estrella en hilo. La conocida maicena es esencialmente almidón de maíz, ella posee gran utilidad en repostería y  como mejorador del pan 11.

El maíz contiene además, dextrinas y de un 2 a un 4 % de sacarosa, que en el caso del maíz dulce puede sobrepasar el 6 %. 2.

Trigo

La semilla del trigo consiste de tres partes: endosperma, aproximadamente el 83% de la semilla; salvado, alrededor del 14.5% y germen, alrededor del 2.5%. La endosperma es la fuente de la harina blanca, contiene aproximadamente el 90% de almidón y proteína, el resto es humedad y pequeñas cantidades de grasa, ceniza y  pentosanos 1. La diferencia entre el trigo duro y suave reside en la endosperma, la parte interior almidonosa de la semilla. En las variedades de trigo suaves, los gránulos de almidón están unidos menos estrechamente a la matriz de la proteína que los trigos duros. Esto se debe aparentemente a la friabilina, pequeña proteína presente en el trigo suave 1. El almidón es el principal carbohidrato del trigo y la harina. El almidón de trigo normal contiene 25% de amilosa (la molécula de almidón menor y linear) y 75% amilopectina (la molécula ramificada más grande). En presencia de exceso de agua, como en un amilógrafo, el almidón se gelatiniza a 65°C (159°F). En sistemas limitados de agua, incluyendo la mayoría de las formulaciones para horneado, la temperatura de gelatinización es de 5°C a 15°C ( 9°F a 27°F) más alta. En situaciones extremas de limitación de agua, tales como masa para galletas, la mayoría del almidón se granula, nunca se gelatiniza 1.  3.

Cebada y centeno

El trigo, el centeno ( Secale cereale) y la cebada ( Hordeum vulgare) tienen dos tipos de granos de almidón: los grandes lenticulares y los pequeños esféricos. En la cebada, los granos lenticulares se forman durante los primeros 15 días después de la polinización. Los pequeños gránulos, representando un total de 88% del número de granos, aparecen a los 18-30 días posteriores a la polinización 12. 3. Relación Estructura-propiedades El almidón desde el punto de vista químico es un hidrato de carbono, que puede encontrarse no solo en los cereales sino en otros grupos de alimentos del reino vegetal. El almidón es la mezcla de dos polisacáridos: la amilosa y la amilopectina. Ambos están formados por unidades de glucosa, en el caso de la amilosa unidas entre ellas por enlaces α 1-4 lo que

da lugar a una cadena lineal y en el caso de la amilopectina, aparecen ramificaciones debidas a enlaces α 1-6 2, 13. En general, los almidones contienen entre el 20% y el 30% de amilosa, aunque existen excepciones. En el maíz céreo, llamado así por el aspecto del interior del grano, casi no existe amilosa, mientras que en las variedades amiláceas representa entre el 50%  y el 70% 2. Resumiendo la proporción amilasa/amilopectina en el grano más común es 25/75%, pero pueden ser encontradas un 50% amilopectina en variedades como la Cerosa o Waxy y por el contrarios los Amiloliptidos que poseen alta proporción en amilosas. En función de la proporción amilasa/amilopectina así serán las dos propiedades fundamentales que presentan: Absorción y  retención de agua y Capacidad de formación de gel. Así mismo esta proporción determinará las propiedades funcionales de los almidones. Los gránulos de almidón nativos son insolubles en agua fría. Cuando estos gránulos se calientan en agua, estos gelatinizan cuando se alcanza una determinada temperatura (según el tipo de almidón) absorbiendo agua y aumentando la viscosidad de la suspensión. Luego de la temperatura de gelatinización, la  viscosidad disminuye por la ruptura del gránulo y la solubilización de los componentes. Posteriormente, al descender la temperatura, las cadenas de almidón interacciónan entre sí y  encerrando agua en su estructura a modo de geles. Tiempo después, la interacción entre las cadenas del polisacárido aumenta expulsando agua de la estructura dando lugar al fenómeno de retrogradación 13. Las propiedades tecnológicas del almidón dependen mucho de su origen, y de la relación amilosa/amilopectina, tanto cuando forma parte de un material complejo (harina) como cuando se utiliza purificado, lo cual es muy frecuente. Así, el almidón del maíz céreo produce geles claros y cohesivos, mientras que el almidón de arroz forma geles opacos 2. 4.

Formas de obtención industrial (métodos) 1.

Almidón de maíz:

El almidón de maíz es un polisacárido natural obtenido de la molienda húmeda del grano referido 8. El método de obtención del almidón de maíz es la molienda húmeda la cual es una técnica que permite separar algunas de las partes del grano en sus constituyentes químicos. Cuando se le realiza al maíz se obtienen almidones y  otros productos (aceites, alimento para el ganado como piensos, harinas de gluten o tortas de germen y productos de la hidrólisis del almidón como la glucosa) 11. Las operaciones que tienen lugar en este método se describen a continuación:

1. Secado. El maíz es un producto que una vez recolectado, suele tener niveles de humedad demasiado elevados, por lo que para su adecuado almacenamiento debe sufrir un proceso de desecación. Este secado se debe efectuar a temperaturas menores de 54 °C, ya que a temperaturas mayores se producen alteraciones en la proteína, que provocan el hinchamiento del grano en la maceración y una mayor tendencia de éste a retener el almidón. Por otra parte, si en el secado se superan los 54 °C, el germen se pondrá gomoso y tenderá a unirse en una suspensión de maíz sólido, cuando para su separación debe flotar en éste, con lo que el almidón retendrá un alto porcentaje de aceite. 2. Maceración. Tras una limpieza del maíz, éste se sumerge en agua, con un contenido del 0,1 - 0,2 % de SO 2, la temperatura se controla para que permanezca entre 48 - 52 °C, y se mantiene así durante 30 - 50 horas. A  este proceso se le denomina maceración, y se realiza en una serie de depósitos a través de los cuales se bombea agua a contracorriente. Con este proceso el grano se ablanda, y conseguimos por tanto, favorecer la posterior separación de cáscara, germen y fibra.

El SO2 se utiliza para detener el crecimiento de microorganismos que originarían putrefacción y para facilitar que el almidón se libere con más facilidad de la proteína. 3. Separación del germen. Una vez macerado el maíz, éste se debe triturar con agua, de forma grosera, en un molino de fricción.

El germen recuperado se lava y se elimina el almidón adherido para posteriormente ser escurrido en prensas y secado en secaderos rotatorios a  vapor. Una vez seco el germen, se destina principalmente a la producción de aceite. 4. Separación almidón - proteína. Después de la separación del germen, el material restante se criba y las partículas más gruesas como cáscara y trozos de endospermo se vuelven a moler con rodillos de piedras, de puntas de acero o de impacto. Tras este proceso, la fibra tiende a permanecer en tamaños más grandes, por lo a fin de eliminarla, se criba el producto en tambores rotatorios, y una vez separada, se lava para eliminar el almidón adherido, tras lo cual se prensa y se deseca para su uso como alimento de ganado. Las fibras finas que interfieren en la posterior separación del almidón y la proteína, se deben eliminar en agitadores giratorios dotados de una fina tela de nylon.

Tras la separación de la fibra, el almidón y la proteína restantes se separan por medio de grandes centrífugas continuas, o bien con hidrociclones, ya que el almidón es más denso que la proteína. El gluten se somete posteriormente a centrifugación para eliminar el agua y después se deseca quedando un producto muy rico en proteína y muy valorado en alimentación animal. El almidón, una vez separado, contiene todavía mucha proteína y  debe ser purificado por medio de centrifugación o con hidrociclones, aunque más pequeños y en mayor número que los utilizados en el caso del germen; el almidón, así obtenido, se filtra

 y seca a 5 - 12 % de humedad en hornos o túneles de secado, y  todavía posteriormente, se suele secar hasta el 1 - 7%, según países mediante secado a vacío. El siguiente esquema muestra de forma resumida el método anteriormente detallado:

1.

Almidón de trigo

 Aunque la mayor producción de almidón proviene de la molturación del maíz, también existe una cantidad significativa de almidón que se extrae del trigo, sin embargo, éste se obtiene más como un subproducto de la obtención de gluten de trigo que por sus propiedades nutritivas o usos industriales 11. En el caso del trigo, lo más frecuente es partir de harinas con bajo grado de extracción, en vez de partir del grano. Lo habitual es hacer una masa con harina y agua, con lo cual el gluten del trigo se hidratará y formará una masa muy  cohesiva, que tenderá a unirse consigo mismo, permaneciendo en piezas grandes. Una vez formada la masa, se lava el gluten, y el almidón arrastrado por el agua se separa mediante cribas. Otra forma de extracción consiste en amasar la mezcla bajo un chorro de agua con lo que el gluten se aglomera y el almidón es arrastrado por el agua, pudiendo elevar la pureza del gluten con sucesivos lavados. A este último proceso se le denomina Sistema Martin. El partir de harina en vez de trigo para la obtención de almidón, supone que en la molturación seca (proceso que se realiza en una fase anterior), parte de este almidón, habrá sido lesionado en la molienda y por tanto, será de peor calidad. Con este proceso se obtendrá, por tanto, una mayor proporción de almidón tipo B, de colas o escurrido, que es el compuesto por granos pequeños de almidón, pentosanas y 

granos lesionados y una menor proporción de almidón de tipo A, más apreciado, formado por grandes gránulos lenticulares y parte de los pequeños esféricos. En la extracción de almidón a partir de trigo, no se utiliza SO2, ya que el agua por sí sola consigue ablandar las partículas de harina y permite la separación de proteína y  almidón. Si se usara SO 2 se desnaturalizaría el gluten y éste perdería por tanto, la capacidad de formar una masa con la cualidad de retener gas. Se debe prestar gran atención al proceso de secado para evitar posibles explosiones ya que el almidón es un material pulverulento. Por otra parte, un calentamiento posterior a la hidratación del gluten lo desnaturalizaría, con lo que perdería su vitalidad y se depreciaría. Para solucionar este problema, la mayor parte de las industrias utilizan secaderos tipo flash, en los cuales se extruye el gluten húmedo en una corriente de aire caliente con gluten ya desecado. Han existido intentos de producir gluten y almidón a partir de grano entero, con lo que además de reducir las lesiones del almidón podemos elegir el contenido proteico y el tipo de trigo que usemos, que en el caso de partir de harina nos  venían impuestos, sin embargo, estos intentos no han sido rentables. 2.

Comparación entre almidón de maíz y de trigo.

Existen diferencias en cuanto a la calidad del almidón obtenido a partir de maíz  y el de trigo, así como también difieren los procesos de obtención. El siguiente cuadro muestra de manera resumida algunas de esas diferencias explicadas en los acápites anteriores. Aspectos comparativos

Almidón de maíz

Almidón de trigo

Materia prima

Grano entero de maíz

Harina con bajo grado de extracción

Utilización de S02 en el proceso de separación

Se utiliza facilitando la separación del almidónproteína

No se utiliza porque el agua permite ablandar las partículas de harina facilitando la separación proteína-almidón

Calidad

Mayor proporción de Mayor proporción de almidón tipo A (lenticular  almidón tipo B que es de y pequeños esféricos) menos calidad (pequeños y lesionados) 1.

 Aplicaciones

Los almidones nativos por sus propiedades pueden de ser utilizados en la alimentación. A continuación se muestran algunas aplicaciones de varios tipos de almidón. 1.

Aplicaciones del almidón de maíz 

En la siguiente tabla cual se muestra de manera resumida dos usos importantes del almidón de maíz así como los correspondientes beneficios 8: Usos

FABRICACIÓN DE CERVEZA

Beneficios  Auxiliar en la reducción de Nitrógeno y contenido de fibras. Mejorador de estabilidad. • • Disminuye la sensación de saciedad o pesadez. • Cerveza mas clara y brillante. •

 Aumento en la velocidad de filtración. Gelificante en la producción de • gomas, natillas, cajetas, etc. • Espesante de bajo costo en rellenos, jarabes, etc. •  Agente de moldeo en artículos depositados. •

PRODUCTOS DE CONFITERÍA

 Antiadherente en productos suaves tipo malvaviscos •

USOSEl almidón de maíz posee varias propiedades funcionales que le confieren

la posibilidad de ser usadas en la producción de alimentos tabla se describen cada una de ellas:

8, 14, 15

, en la siguiente

ESPESANTE

Por su capacidad de hinchamiento en solución, el almidón de maíz es un espesante de bajo costo utilizado en productos alimenticios, gomas y adhesivos.

VEHÍCULO

Su compatibilidad con ingredientes diversos lo hacen un excelente vehículo o extensor de diversos productos alimenticios, industriales y farmacéuticos.

GELIFICANTE

Las cualidades de retrogradación de los almidones, permiten usarlos como gelificantes en diversos productos,

principalmente del sector alimenticio. SUSTRATO DE FERMENTACIÓN

Su alta pureza, permite a los almidones una excelente funcionalidad como fuente de carbohidratos fermentables.

 AGENTE DE ACABADO

La propiedad de formar películas resistentes y lisas, es aprovechada para dar acabado en superficies en diferentes tipos industrias.

 AGLUTINANTE

La capacidad de formar pastas viscosas, permite al almidón de maíz la posibilidad de uso como ligante o aglutinante de una amplia gama de ingredientes.

CONTROL DE TEXTURA

Tanto crudo como en dispersión, el almidón de maíz funciona como un eficaz medio para el control de la consistencia de diversos productos.

 AGENTE DE MOLDEO

El almidón crudo tiene la capacidad de retener formas estampadas sobre su superficie, cualidad importante en la industria alimentaria principalmente.

Resumiendo los almidones tienen un número enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, agente anti-envejecimiento de pan, gelificante, glaseante, humectante, estabilizante, texturizante y espesante 12. También pueden ser utilizados como materias primas, que sometidas a hidrólisis, dan lugar a dextrinas que tiene aplicaciones tales como: substitución del azúcar (rebajar el dulzor); bebidas instantáneas (mejora la solubilidad y  facilita la dispersabilidad); productos en polvo, salsas, sopas, postres (dispersa mejor el almidón); mayonesas y aliños (mejora la palatabilidad, intensifica el sabor); productos cárnicos curados (substrato de fermentación); en dietética como fuente de carbohidratos 5 . Limitaciones de los almidones nativos: razones para 1. modificarlos El almidón actúa muy bien como espesante en condiciones normales, pero tiene tendencia a perder líquido cuando el alimento se congela y se descongela.  Algunos derivados del almidón tienen mejores propiedades y se utilizan con  valores nutricionales semejantes y aportando casi las mismas calorías 9.

La utilización del almidón como componente alimentario se basa además de sus propiedades funcionales en sus propiedades de interacción con el agua, especialmente en la capacidad de formación de geles. Sin embargo, el almidón tal como se encuentra en la naturaleza no se comporta bien en todas las situaciones que pueden presentarse en los procesos de fabricación de alimentos. Concretamente presenta problemas en alimentos ácidos o cuando éstos deben calentarse o congelarse, inconvenientes que pueden obviarse en cierto grado modificándolo químicamente 9. La estructura nativa del almidón puede ser menos eficiente debido a que las condiciones del proceso (e.g. temperatura, pH y presión) reducen su uso en otras aplicaciones industriales, debido a la baja resistencia a esfuerzos de corte, descomposición térmica, alto nivel de retrogradación y sinéresis 5.

1. Los almidones modificados Las limitaciones anteriores se pueden superar modificando la estructura nativa por métodos químicos, físicos y enzimáticos 16, dando como resultado un almidón modificado; se incluye a los almidones hidroxipropilados, de enlaces cruzados y acetilados 17. Estos almidones generalmente muestran mejor claridad de pasta y estabilidad, menor tendencia a la retrogradación y aumento en la estabilidad al congelamiento-deshielo 5, 18. Constituyen una familia, creciente, de productos más o menos sofisticados. El almidón modificado más simple es el pregelatinizado, aplicado a productos instant en los que se desea un hidratación rápida.  Algunos de ellos están considerados aditivos ejemplo de ellos es la siguiente lista 9, 15, 19, 20: 1.E 1200 Polidextrosa 2. E 1404 Almidón oxidado 3. E 145 Fosfato de monoalmidón 4. E 1412 Fosfato de dialmidón 5.E 1413 Fosfato de dialmidón fosfatado 6. E 1414 Fosfato de dialmidón acetilado 7.E 1420 Almidón acetilado 8. E 1422 Adipato de dialmidón acetilado 9. E 1440 Hidroxipropil almidón 10. E 1442 Fosfato de dialmidón hidroxipropilado 11. E 1450 Octenil succinato sódico de almidón. Se consideran en general aditivos totalmente seguros e inocuos 9. Los almidones modificados también pueden considerarse dentro en un grupo de productos alimenticios que se denomina PAI (Productos Alimentarios Intermedios), también conocidos como PIA (Productos Intermedios  Agroindustriales) y no son más que aquellos productos comestibles, no necesariamente nutritivos, que no son materias primas básicas de los alimentos industrializados (carne, leche, fruta, huevos), ni se consumen directamente, sino que proceden de transformaciones de aquellas materias primas básicas a fin de adaptarlas mejor a la aplicación industrial, facilitando la elaboración industrial de los alimentos 10.

Los almidones modificados, si seguimos la anterior clasificación, son considerados PAI con valor nutricional y de un gran valor añadido 10. 1.

Formas de obtención de almidones modificados

El origen de este tipo de almidones es fundamentalmente los cereales, de los cuales se obtienen las harinas nativas a partir de las cuales se aíslan los almidones nativos que pueden ser convertidos en almidones modificados tras la aplicación tratamientos como acidificaciones, oxidaciones, introducción de grupos químicos, tratamientos enzimáticos, etc. 5 Estas modificaciones permiten adecuar las propiedades a la finalidad tecnológica que se requiera 13, así por ejemplo tenemos que el uso de la: Gelatinización: permite obtener almidones que no requieren un posterior calentamiento para adquirir sus propiedades espesantes. • Hidrólisis: acorta algunas cadenas del polisacárido obteniendo pastas que en caliente presentan poca viscosidad mientras que se logran texturas gomosas por los geles débiles que se forman en frío. • Eterificación: reduce la temperatura de gelatinización así como la retrogradación. • Cross-linking: permite obtener pastas de alta estabilidad ante el calentamiento, la agitación y el bajo pH. No presentan gelificación ni retrogradación. • Oxidación: disminuye la temperatura de gelatinización y la viscosidad. Se obtienen pastas fluidas y transparentes. •

Una de las modificaciones más utilizadas es el entrecruzado, que consiste en la formación de puentes entre las cadenas de azúcar que forman el almidón. Si los puentes se forman utilizando: trimetafosfato, tendremos el fosfato de dialmidón; • si se forman con epiclorhidrina, obtenesmos el éter glicérido de dialmidón y  • si se forman con anhídrido adípico, obtenemos el adipato de dialmidón. •

Estas reacciones se llevan a cabo fácilmente por tratamiento con el producto adecuado en presencia de un álcali diluido y modifican muy poco la estructura,  ya que se forman puentes solamente entre 1 de cada 200 restos de azúcar como máximo. Estos almidones entrecruzados tiene como ventajas que dan geles mucho más  viscosos a alta temperatura que el almidón normal y se comportan muy bien en medio ácido, resisten el calentamiento y forman geles que no son pegajosos, sin embargo tienen limitaciones como: no resisten la congelación ni el almacenamiento muy prolongado (años, por ejemplo, como puede suceder en el caso de una conserva) además que cuanto más entrecruzado sea el almidón, mayor cantidad hay que añadir para conseguir el mismo efecto, resultando por esta razón más caros 9. Otra modificación posible es la formación de ésteres o éteres de almidón (substitución). Cuando se hace reaccionar el almidón con anhídrido acético se obtiene el acetato de almidón hidroxipropilado y si se hace reaccionar con tripolifosfato el fosfato de monoalmidón . Estos derivados son muy útiles para

elaborar alimentos que deban ser congelados o enlatados, formando además geles más transparentes 9. En aplicaciones para alimentos, la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) sólo permite almidones con bajo grado de substitución 5. Pueden obtenerse derivados que tengan las ventajas de los dos tipos efectuando los dos tratamientos, entrecruzado y substitución. También se utilizan mezclas de los diferentes tipos. Otro tipo de modificación es cuando se someten las harinas a un tratamiento térmico con vapor de agua (harinas vaporizadas) para modificar las características del almidón y de la proteína, el almidón se convierte en pregelatinizado, que tiene como características que es de dispersión instantánea en agua, la proteína se hidrata y se inactivan los microorganismos y las enzimas, esto permite que la viscosidad de las pastas no disminuye como en las harinas nativas 5. Para extender la utilización del almidón en aplicaciones industriales, se están desarrollando almidones granulares solubles en agua fría (AGSAF). Éstos confieren propiedades funcionales importantes a muchos alimentos instantáneos, tales como una mayor viscosidad, textura suave y propiedades similares a las de los almidones pre y gelatinizados 21. Los AGSAF se pueden producir por un tratamiento del almidón en una solución acuosa de alcohol, con alta temperatura y presión 22, mediante un proceso de secado por aspersión en un sistema de doble boquilla y por un tratamiento alcohólico-alcalino, el cual es eficaz con una gran variedad de almidones, resultando viscosidades más altas y  una mejor estabilidad al congelamiento-deshielo 21. 1.

Ejemplos y Aplicaciones

Tienen aplicaciones muy amplias, por ejemplo, como espesantesgelificantes (flanes, natillas, puddings, sopas); retención de agua (cárnicas); recubrimiento (confitería); sustitutos de grasa y  gelatina, pastelería, etc. Los almidones modificados pueden además ser utilizados en la fabricación de helados, conservas y salsas espesas del tipo de las utilizadas en la cocina china. En algunos países como España se limita el uso de los almidones modificados solamente en la elaboración de yogures y de conservas vegetales 9. Un ejemplo de almidón modificado es: Almidón de trigo modificado "PS" el cual tiene aplicaciones como agregado en seco durante el mezclado a una dosis de 1,5 al 3 % de pasta total, al ponerse en contacto con el agua fría o con la humedad del producto genera una estructura de gel. Ayuda a ligar la carne reteniendo a la vez humedad y jugos. Por tratarse de un almidón precocido, mejora las actividades  bacterianas y enzimáticas naturales, acelerando tanto el proceso fermentativo como el secado en estufas. Esto significa menor tiempo de proceso, más rendimiento y mejor calidad 23.

2.

 Valor nutricional.

Los almidones modificados se metabolizan de una forma semejante al almidón natural, rompiéndose en el aparato digestivo y formando azúcares más sencillos  y finalmente glucosa, que es absorbida. Aportan por lo tanto a la dieta aproximadamente las mismas calorías que otro azúcar cualquiera 9.  Algunos de los restos modificados (su proporción es muy pequeña, como ya se ha indicado) no pueden asimilarse y son eliminados o utilizados por las  bacterias intestinales 9.

CONCLUSIONES El maíz y el trigo son los principales cereales utilizados para la obtención de almidones. • La proporción de amilasa/amilopectina determina las propiedades funciones de los almidones. • El método de obtención de almidón de maíz es la molienda húmeda a partir del grano entero, mientras que el almidón de trigo es obtenido a partir de las harinas de este cereal. • En la actualidad los almidones nativos se modifican por métodos físicos, químicos y enzimáticos para obtener almidones modificados con el objetivo de ampliar la gama de aplicaciones en la alimentación. • La importancia del almidón en la industria de alimentos consiste en que constituye una excelente materia prima para modificar la textura y  consistencia de los alimentos. •

NOTAS. 1- Rydings, Mari. Fundamentos de la harina de trigo.  BSIMagazine.com

[Online]. 01 August 2002. [Octubre 2006]. Disponible en: < http://www.bsimagazine.com/Feature_Stories>.

2- Calvo, Miguel. Estructura del almidón. [Online]. [Octubre 2006]. Disponible en: 3- Ellis, R. Cochrane, M. y Col. Starch production and industrial use,  J Sci Food   Agric. 1998, 77, 289 . 4- Agricultura. [Online]. FAO, 1998. [Octubre 2006]. Disponible en: . 5- Bello, L. Contreras, S. y Col. Propiedades químicas y funcionales del almidón modificado de Plátano musa paradisíaca l. (var. Macho).  Agrociencia. [Online]. Marzo-Abril. Vol. 36, 002 [Octubre 2006]. Disponible en: < http://redalyc.uaemex.30230236204.pdf> 6- French, D.. Organization of starch granules.  In: Starch: Chemestry and Tecnology. Academic Press. 1984. pp: 183-247 7- Biliaderis, C.G.. The structure and interactions of starch with food constituents. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. Pp 60-78. 1991

8- Almidones. [Online]. [Octubre 2006]. Disponible en : 9- Los espesantes. [Online]. [Octubre 2006] . Disponible en: 10- Oportunidades Tecnológicas: Documentos Cotec. Pdf [Offline]. [Octubre 2006]. Disponible en : 11- Memorias Cereales . [Offline]. [Octubre 2006]. Disponible en :
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12- Enciclopedia Wikipedia. Almidón. [Online]. Última actualización: 10 Octubre del 2006 [Octubre 2006]. Disponible en: 13- Portal Alimentos. Almidones modificados. [Online]. [Octubre 2006]. Disponible en: 14- Gelatine manufacture of Europe. La gelatina es un multitalento [Online]. [Octubre 2006]. Disponible en: < http://www.gelatine.org.es> 15- Enciclopedia Wikipedia. Derivados del almidón. [Online]. Última actualización: 25 febrero del 2006 [Octubre 2006]. Disponible en 16- Fleche, G. Chemical modification and degradation  In: Starch Conversion Technology. 1985. 17- Van Der Bij, J.. The analysis of starch derivatives.  In: Examination and  Analysis of Starch. Radley, pp: 189-213,1976. 18- Agboola, S. O. Akingbala, J. O.Oguntimein,G. B. Physicochemical and functional properties of low DS cassava starch acetates and citrates.  Starch/Stärke. 43: 62-661991 19- Almidones modificados. [Online]. Última actualización: 1 de abril del 2002 [Octubre 2006]. Disponible en: < http://www.berlin/und/mehr> 20- Aditivos alimentarios. [Online]. [Octubre 2006]. Disponible en : 21- Chen, J. Jane, J. Preparation of granular cold-water-solu-ble starches prepared by alcoholic-alkaline treatment. Cereal Chemistry 71: 618-622 1994. 22- Eastman, J. E. Moore, C. O. Cold water soluble granular starch for gelled food composition. U.S. Patent 4465702. 1984 23- Almidón de trigo modificado "PS" . [Online]. [Octubre 2006]. Disponible en: .

BIBLIOGRAFÍA. •

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http://www.monografias.com/trabajos43/almidones/almidones2.shtml

Envejecimiento de Almidones Termoplásticos Agrios de Yuca y Nativos de Papa por Microscopía de Fuerza Atómica Ageing of Sour Cassava and Native Potato Thermoplastic Starches by Atomic Force Microscopy Harold A. Acosta (1), Héctor S. Villada (2) y Pedro A. Prieto (3) (1) Universidad del Valle, Depto. Ing. de Alimentos, Calle 13 No. 100-00. AA 25360 CaliColombia. (2) Universidad del Cauca, Depto. de Agroindustria, Calle 5 No. 4 -70. Popayán-Colombia. (3) Universidad del Valle, Departamento de Física, Calle 13 No. 100-00, AA 25360 CaliColombia. (e-mail: [email protected])

Resumen En este trabajo, se determinó la topografía de almidones termoplásticos (TPS) agrio de yuca y nativo de papa, mediante microscopía de fuerza atómica (AFM), durante un periodo de 120 días de almacenamiento. Mezclas de almidones agrios (fermentados) de yuca y nativo de papa, y glicerina, se procesaron en un extrusor de husillo sencillo. Láminas de TPS agrio de yuca (SCTPS) y nativo de papa (NPTPS), se observaron y midieron por AFM (en modo contacto). Sus superficies mostraron incremento en rugosidad y partes lisas solo a altos contenidos de plastificante, pero SCTPS siempre tuvo menor rugosidad que NPTPS, debido a la fermentación natural del almidón agrio. Estos cambios se relacionaron con el tamaño, la forma del gránulo y particularmente con el contenido de plastificante. Los NPTPS de mayor  rugosidad presentaron separación de fases a los 120 días, dada la retrogradación de las moléculas del almidón, que tienden a formar cristalitos. Estos resultados indican que el almidón agrio de yuca puede retardar la retrogradación de almidones termoplásticos, lo cual es importante durante el desarrollo de nuevos empaques biodegradables. Palabras claves: almidones termoplásticos, microscopía atómica, rugosidad, topografía

Abstract This study reports on the topography of thermoplastic starches (TPS) from sour cassava and native potato using atomic force microscopy (AFM), over a 120 day-storage period. Mixtures of  sour cassava (fermented) and native potato starches plus glycerine, were processed using a single-screw extruder. Sour cassava thermoplastic starch (SCTPS) and native potato thermoplastic starch (NPTPS) films were observed and measured by AFM (in contact mode). Their surfaces showed increased rugosity, and smooth parts only at high plasticizer content. However, SCTPS always had lower rugosity than NPTPS, due to the natural fermentation of  sour cassava starch. These changes were related to starch granule size and shape, and particularly to plasticizer content. NPTPS with higher rugosity presented phase separation at 120 days, due to retrogradation of starch molecules which tended to form crystallites. These findings indicated that sour cassava starch can lower TPS retrogradation which is important in

the development of biodegradable packaging. Keywords: thermoplastic starches, atomic microscopy, rugosity, topography 

INTRODUCCIÓN El almidón es una alternativa promisoria a la contaminación producida por los plásticos sintéticos (Tharantahan, 2003). El almidón es un biopolímero renovable, derivado de la a-Dglucosa, constituido por amilosa, un polímero lineal y la amilopectina, un polímero con alta ramificación (Hoover, 2001). En el almidón se forman partículas semicristalinas de amilosa y las regiones amorfas contienen amilosa y puntos ramificados de amilopectina (Thiré et al ., 2003). Estudios con rayos-x reportan que las cadenas de amilosa forman hélices simples y dobles (Hoover, 2001). Los almidones de cereales presentan una estructura cristalina tipo A (redes monocíclicas) empaquetados en una doble hélice dentro de una celda (Parker y Ring, 2001). En almidones de papa y otros tubérculos las estructuras cristalinas son tipo B (redes hexagonales) empaquetadas en hélices dobles en paralelo y combinadas con moléculas de agua (Hulleman et al., 1999). Las estructuras cristalina tipo C resultan de la combinación de las dos estructuras cristalinas anteriores y se dan normalmente en algunos almidones de leguminosas (Thiré et al., 2003). De la papa y de la yuca, se pueden obtener dos tipos de almidones; almidón nativo, el cual no ha sido sometido a ningún proceso y el almidón agrio o fermentado. El almidón agrio de yuca es utilizado en la fabricación de productos tradicionales de panadería y se obtiene en procesos cuyos parámetros no están bien definidos, por lo cual existe variación en la calidad del producto final. El almidón agrio se obtiene luego de pelar, lavar, moler las raíces y someter a filtración y decantación, los gránulos de almidón para su posterior fermentación natural. Durante la fermentación, hay disminución del pH debido a la producción de ácidos orgánicos, como consecuencia de la acción conjunta de micro-organismos y diferentes reacciones químicas involucradas en el proceso (Gomes et al., 2005). La fermentación y la acidez del medio generan en el almidón cambios en el peso molecular y en la morfología superficial del gránulo (Cárdenas y Bucle, 1980). En Colombia, la fermentación del almidón de yuca se realiza en pequeñas fábricas artesanales rurales llamadas ‘rallanderías’. Los gránulos de almidón pueden sufrir una depolimerización interna de la amilosa y de la amilopectina al aplicar suficiente calor. Mediante el proceso de extrusión, las condiciones de alta temperatura, presión y cizalla producida por la velocidad del tornillo, se logra la depolimerización del almidón (De Graaf et al., 2003). Bajo estas condiciones el almidón se convierte en un termoplástico por la destructuración de los gránulos en presencia de plastificantes (agua, glicerina, sorbitol, xilitol, entre otros), bajo condiciones específicas de proceso (Kruiskamp et al., 2001; De Graaf et al., 2003) Existe mucho interés en la utilización de almidón termoplástico (TPS) en el desarrollo de plásticos biodegradables, como bolsas desechables, recipientes, vasos, cucharas, tenedores, cuchillos y bolsas para la basura (Shamekin et al., 2002). Sin embargo, aún subsisten problemas de estabilidad estructural en TPS hechos a partir de almidones nativos, los más comerciales, provocados por su rigidez y fragilidad debido a factores como su higroscopicidad (Forssell et al., 1999); la paulatina recristalización de las cadenas poliméricas de amilosa y amilopectina debida al envejecimiento del material (De Graff et al., 2003); el aumento y relajación del volumen libre (Aichholzer y Fritz, 1998), la baja miscibilidad de amilosa y amilopectina en el plastificante. Factores estos que pueden llegar a generar separación de fases entre cadenas poliméricas y plastificantes (Thiré et al., 2003). El envejecimiento está relacionado con la retrogradación. La retrogradación ocurre en los TPS debido a los diferentes procesos de reorganización molecular que se dan en la matriz

polimérica. Se relaciona en gran parte con la recristalización de la amilosa, la amilopectina, la migración de los plastificantes desde el interior del material hacia la superficie y el incremento en la movilidad molecular. Las condiciones de operación durante el almacenamiento del material son determinantes para que se manifieste la retrogradación (Delville et al., 2003). La microscopía de fuerza atómica (AFM) es una técnica de adquisición de imágenes, usada en el estudio de superficies. Construye imágenes superficiales registradas por el contacto de una punta de vidrio o de diamante sobre una micropelícula de muestra. AFM se puede operar  en modo contacto o no contacto (Binning et al., 1986). AFM se ha utilizado en el análisis micro de superficies poliméricas termoplásticas de almidones (Forssell et al., 1999; Thiré et al., 2003) y se ha usado en el estudio del envejecimiento de TPS de almidones nativos, basándose en los cambios de rugosidad en el tiempo (Kuutti et al., 1998). Sin embargo, aun no se conocen estudios relacionados con el análisis de superficies termoplásticas producidas de almidón agrio de yuca y extruidos con tornillo simple. En este trabajo, se usó microscopía de fuerza atómica (AFM) para estudiar el fenómeno del envejecimiento relacionándolo con cambios de rugosidad en superficies de TPS derivados de almidón agrio de yuca y nativo de papa, procesados por extrusión de un tornillo. La microscopia de fuerza atómica demostró ser una herramienta adecuada para determinar el progreso del envejecimiento de almidones termoplásticos derivados de almidones agrio de yuca (SCTPS) y nativo de papa (NPTPS). El envejecimiento debido a la retrogradación del almidón fue menor para SCTPS debido a la fermentación natural previa a la extrusión; también, el aumento en el contenido de plastificante, retrasó el envejecimiento. Estos resultados ayudarán al desarrollo de bioempaques nuevos con destinación específica, que a su vez valorizarán el cultivo autóctono de la yuca.

MATERIALES Y METODOS Se obtuvo almidón agrio de yuca de la variedad HCM-1, cultivada en condiciones de clima tropical húmedo en Jamundí, Colombia y facilitada por el Centro Internacional de Agricultura Tropical (Palmira, Colombia). La extracción y la fermentación de 20 días del almidón de yuca, se realizó en una rallandería en Santander de Quilichao, Cauca, Colombia. El Almidón nativo de papa, variedad ICA-Nariño fue comprado en la Rallandería Yaru-mal, La Agustina, Colombia. El contenido de humedad en ambos almidones fue del 10%. Además, se usó glicerina grado USP (Varela, Colombia; 99.7% pureza y 0.03% agua). Preparación y pulverización de los almidones

Terminada la fermentación y el secado natural del almidón agrio, se molió y se tamizó. Después, se pulverizó en un molino ciclónico de aspas con una apertura de 53 mm. Luego, se refinó en un molino-tamiz cilíndrico con un ciclón clasificador y un recolector de 30 y 15 cm de diámetro, respectivamente y con un ventilador centrífugo con aspas de 5 HP a 1715 rpm. Se aplicaron los mismos procesos de molienda y tamizado para el almidón nativo de papa. Estos equipos fueron facilitados por el Consorcio Latinoamericano de Aprovechamiento de la Yuca (CLAYUCA-CIAT, Palmira, Colombia). Condiciones experimentales

En el extrusor se usó una velocidad de tornillo de 50 rpm y el perfil de temperatura fue 120 °C distribuido así: zona de alimentación: 110 °C y 115 °C; compresión y bombeo: 125 °C y 125 °C; plato rompedor: 125 °C y boquilla 120 °C. Se usó un extrusor de un tornillo (IDE, modelo 3027, Electra, Faurndau, Alemania). El tornillo utilizado fue tipo torpedo, cónico, sin segmentación (L/D: 25, D= 25 mm), diámetro de boquilla 8 mm y sección de reposo interna de la boquilla, 1.5 cm de longitud. Este equipo fue facilitado el Centro de Desarrollo Tecnológico de Servicio Nacional de Aprendizaje (CDT-ASTIN-SENA), Cali, Colombia. Se prepararon cuatro mezclas de 250 g en las proporciones: M1: 85% Almidón agrio-yuca

+15% glicerina; M2: 75 % Almidón agrio-yuca +25% glicerina; M3: 85% Almidón nativo-papa +15% glicerina; M4: 75% Almidón nativo-papa +25% glicerina. Se produjeron cordones de TPS de 150 mm de largo con diámetro promedio de 11± 0.5 mm, medidos con un pie de rey (Digital Electronic, Elektro-Physik 3001, Köln, Alemania). Las muestras se equilibraron almacenándolas por una semana a 68% HR y 23.2ºC; luego, se obtuvieron las películas y se mantuvieron a esas mismas condiciones por 8, 60 y 120 días. Preparación de las micropelículas

Se realizaron cortes de 1mm de espesor y un área transversal de 3 mm 2 con un ultramicrótomo (Leica Ultracut UCT, Austria). Cada corte fue adherido a un vidrio delgado transparente de 1 mm de espesor antes de su análisis. Microscopía de fuerza atómica

El análisis de la superficie de los almidones termoplásticos agrio de yuca y nativo de papa, se hizo con un AFM (Park Scientific Instrument AF Microscope, USA) en modo contacto intermitente (la punta aplicó fuerzas entre 1 y 10 nN). Así, se escanearon regiones en tres ejes y se captaron imágenes en 2 y 3 dimensiones con tamaños de 4 a 25 mm 2. Todas las muestras fueron escaneadas en un área transversal mínima de 4 mm2.

RESULTADOS Y DISCUSION La Figura 1, muestra las fotomicrografías de TPS agrio de yuca y nativo de papa después de 8 días de almacenamiento. Se encontraron irregularidades sobre la superficie durante el almacenamiento, tal como se muestran en las imágenes 3D. Lo observado se debe a que la estructura y la morfología del almidón termoplástico (TPS) está determinada por el nivel de disrupción y fusión del gránulo con el plastificante y los procesos de envejecimiento (Van Soest y Knooren, 1997). Los gránulos han sufrido cambios fisicoquímicos por la extrusión, que provocan la gelatinización parcial y fusión de estos provocando los ‘fantasmas’, gránulos parcialmente partidos y suspendidos en un medio con una limitada disponibilidad de plastificante. La gelatinización ocurre en dos etapas, en la primera, la región amorfa de los gránulos empieza a hincharse rápidamente por la absorción de agua y el calentamiento. En la segunda etapa, el hinchamiento produce disrupción de la estructura cristalina (desenrrollamiento y disociación de ambos polímeros) y por último, el rompimiento del gránulo (Jenkins et al., 1998). El hinchamiento del gránulo, se ve favorecido por la presencia de regiones ricas en amilopectina (Thiré et al., 2003). Las superficies en las Fig. 1A y 1C presentan mayor rugosidad promedio comparadas con las superficies 1B y 1D. Estas diferencias están relacionadas con el tipo de almidón utilizado y la cantidad de plastificante. La presencia de regiones lisas está relacionada con una fase rica en amilosa extra-granular. Las regiones rugosas está relacionada con la fase rica en amilopectina inter-granular.

Fig. 1: Imágenes obtenidas por AFM mostrando el envejecimiento a los 8 días de almacenamiento. 1A y 1B: SCTPS, mezclas M1 y M2. 1C y 1D: NPTPS, mezclas M3 y M4. Estos resultados concuerdan con las observaciones realizadas en TPS de almidón de maíz y glicerol (Jenkins et al., 1998; Thiré et al., 2003). También, se encontró que durante el almacenamiento, se formaron en los TPS pequeñas estructuras (cristalitos), debido al reacomodamiento de los polímeros. En 1A y 1B se obtuvieron rugosidades promedio de 90.1Å y 49.4Å, respectivamente, mientras que 1C y 1D presentaron rugosidades promedio de 120.7Å y 69.4Å, respectivamente. La diferencia de rugosidad, se relaciona con la forma y el tamaño de los gránulos nativo de papa y agrio de yuca y con el contenido de plastificante. Estos resultados concuerdan con otros trabajos, que plantean diferencias de rugosidad TPS por la forma y el tamaño del gránulo de almidón (Kuutti et al., 1998; Garcia et al., 2000). También, la rugosidad depende de los cambios generados al interior de la matriz polimérica, por el reordenamiento y la recristalización de moléculas bajo las condiciones de almacenamiento (Forsell et al., 1999). La rugosidad del material medida a escala nanométrica, depende de la naturaleza química y física de las moléculas, de las modificaciones realizadas al gránulo de almidón antes y durante el proceso de termo-plastificación y en particular, de la rigidez estructural de las moléculas del almidón (Kuutti et al., 1998). Así, en los primeros 8 días de almacenamiento, se observaron cambios en las superficies de ambos TPS debido al contenido de glicerina y a las características morfológicas de los gránulos de los almidones agrio de yuca y nativo de papa. Ocho semanas después, se estudiaron de nuevo las mismas mezclas. Se observó un incremento en la rugosidad y disminución de las áreas lisas. Las fotomicrografías de la Fig. 2, mostraron cambios superficiales en los TPS medidos por AFM.

Fig. 2: Imágenes obtenidas por AFM mostrando el envejecimiento a los 60 días de almacenamiento. 2A y 2B: SCTPS, mezclas M1 y M2. 2C y 2D: NPTPS, mezclas M3 y M4. El almacenamiento produjo una progresiva pérdida de flexibilidad e incrementó la rigidez del TPS de papa (propiedades mecánicas no relacionadas aquí). Este comportamiento se explica por los diferentes procesos de retrogradación generados por la reubicación de los polímeros, principalmente de amilosa. Estos procesos se dividen en dos partes, la recristalización de las cadenas lineales de amilosa (proceso acelerado e irreversible) y la recristalización de las cadenas ramificadas de la amilopectina (proceso reversible y lento). Estos son procesos de reacomodamiento causados por la formación de puentes de hidrógeno entre las macromoléculas, después de expulsar  moléculas de agua, plastificantes y otros solutos (De Graaf et al., 2003). Las Figs. 2A y 2B, presentan una rugosidad promedio de 113Å y 60.5Å, respectivamente y las Figs. 2C y 2D, 182Å y 119.6Å, respectivamente. La rugosidad aumentó con el tiempo de almacenamiento; sin embargo, se observa que la rugosidad de los NPTPS fue mayor que en los SCTPS. Estos cambios se asocian con el envejecimiento en ambos TPS durante los 60 días de almacenamiento y al mayor contenido de amilosa en la papa en comparación con el de yuca (papa: 24.0 %; yuca: 14.0%), como a la migración del plastificante. Dieciséis semanas después, la topografía y la morfología continuaron cambiando en los TPS como se ve en las imágenes de la Fig. 3. Las fotomicrografías 3A, 3C y 3D presentan separaciones de fases. Esta separación de fases se debe a la migración y disminución de la energía de activación del plastificante, lo cual permite la movilidad de las cadenas poliméricas y el rápido crecimiento de estructuras cristalinas más estables (Garcia et al., 2000). Otro estudio planteó que la separación de fases está relacionada con la presencia de regiones ricas en amilosa y amilopectina en comparación con las regiones pobres en almidón y la aparición de estas, debido a la migración de los plastificantes hacia la superficie de la matriz termoplástica (Forssell et al., 1997; Thiré et al., 2003). Se cree entonces, que el aumento progresivo en la rugosidad en las superficies de ambos TPS debido al almacenamiento, se relaciona en parte con la aparición de las zonas ricas y pobres en almidón en la matriz termoplástica. La Fig. 3B, muestra un pequeño lobulillo o estructura cristalina y algunas áreas

lisas. Esto indica que un mayor contenido de plastificante, retarda el envejecimiento de los TPS. Las Figs. 3A y 3B mostraron rugosidades promedio de 136Å y 79Å, mientras que 3C y 3D presentaron 209.7Å y 157Å. La rugosidad promedio continuó aumentando con el tiempo, esencialmente por la reorientación de los polímeros y la acelerada recristalización del almidón de papa en comparación con las cadenas poliméricas del almidón de yuca. Este planteamiento concuerda con otro trabajo publicado (Kuutti et al., 1998) y así, la separación de fases se correlaciona con la reorientación de los polímeros y la recristalización, que a su vez dependen del grado de depolimerización (DP) sufrido por los biopolímeros durante la extrusión. Las rugosidades menores en el TPS de almidón agrio de yuca, pueden atribuirse a la fermentación previa del almidón, pues retarda el envejecimiento del material, disminuye la fragilidad y mejora la estabilidad estructural de estos SCTPS por periodos de tiempo mayores.

Fig. 3: Imágenes obtenidas por AFM mostrando el envejecimiento a 120 días de almacenamiento. 3A y 3B: SCTPS, mezclas M1 y M2. 3C y 3D: NPTPS, mezclas M3 y M4. La evidente la separación de fases observada entre la semana uno y la dieciséis y la alta rugosidad mostrada por los NPTPS durante el almacenamiento comparadas con los SCTPS, se debe a la presencia de plastificante y al tratamiento enzimático previo del almidón agrio durante la fermentación. Esto significa mayor estabilidad de los SCTPS durante el almacenamiento. Estos resultados se pueden usar en el desarrollo de bioempaques de aplicación específica, lo que a la vez valorizaría este producto autóctono (almidón agrio de yuca).

CONCLUSIONES El envejecimiento fue más evidente en los NPTPS que en los SCTPS, según las observaciones en las diferentes superficies termoplásticas. Los NPTPS mostraron una mayor  rugosidad y mayor separación de fases que los SCTPS. Igualmente, el aumento de plastificante retardó el aumento en la rugosidad promedio en ambos TPS, pero en el NPTPS siempre fue mayor que en el SCTPS. Estos resultados muestran que los procesos de retrogradación se pueden asociar al origen del gránulo de almidón, a la cantidad de

plastificante y las modificaciones realizadas al almidón antes del proceso de extrusión. El almidón agrio puede retardar la retrogradación y mejora la estabilidad estructural de los TPS por periodos de tiempo relativamente largos en comparación con los TPS elaborados de almidones nativo de papa. Esto es importante en el desarrollo de bioempaques, sí se busca prolongar la vida útil de este tipo de precursores (TPSs). También, es importante aclarar que la puesta a punto de las observaciones por AFM requiere de tiempo y habilidad experimental, pero una vez lograda la misma, se puede pasar a una segunda etapa para obtener datos cuantitativos utilizando el análisis de imágenes para tales fines.

AGRADECIMIENTOS  Al personal del CDT-ASTIN-SENA, Cali, Colombia por prestar el equipo de extrusión y laboratorios. A Clayuca-CIAT, Palmira por suministrar materia prima y prestar su planta piloto.

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http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-07642006000300011&script=sci_arttext

ESTRUCTURA DEL ALMIDON Introduccion

El almidón es el principal polisacárido de reserva de la mayoría de los vegetales, y la  principal fuente de calorías de la mayoría de la humanidad. Es importante como constituyente de los alimentos en los que está presente, tanto desde el punto de vista nutricional como tecnológico. Gran parte de las propiedades de la harina y de los  productos de panadería y repostería pueden explicarse conociendo el comportamiento del almidón. Además el almidón, aislado, es un material importante en diversas industrias, entre ellas la alimentaria. La técnica para su preparación se conocía ya en el antiguo Egipto, y está descrita por diversos autores clásicos romanos. En esas épocas se utilizaba especialmente  para dar resistencia la papiro, y como apresto de tejidos. Actualmente la industria alimentaria es un gran consumidor, al ser  el más barato de los materiales gelificantes. A nivel mundial, son importantes fuentes de almidón el maíz, trigo, patata y mandioca. A escala local, o para aplicaciones especiales, se obtiene también almidón de la cebada,

avena, centeno, sorgo, sagú, guisante, batata y arrurruz. El almidón más importante desde el punto de vista industrial es el de maíz. Al año se utilizan unos 60 millones de toneladas de maíz para fabricar almidón, bien para su uso como tal o como materia prima para la obtención de glucosa y fructosa. Polisacáridos constituyentes del almidón

Lo que llamamos almidón no es realmente un polisacárido, sino la mezcla de dos, la amilosa y la amilopectina. Ambos están formados por unidades de glucosa, en el caso de la amilosa unidas entre ellas por enlaces α 1-4 lo que da lugar a una cadena lineal. En el caso de la amilopectina, aparecen ramificaciones debidas a enlaces α 1-6. Enlaces de la amilosa

Enlaces α 1-4 de la amilosa La amilosa es una cadena teóricamente lineal, pero en la práctica existen algunas sustituciones iguales a las de la amilopectina, una cada varios centenares de moléculas, que no modifican sus propiedades. El peso molecular de las cadena de amilosa es del orden de un millón. Enlaces de la amilopectina

Enlaces α 1-4 Enlace α 1-6 en la ramificación Extremo reductor de la cadena principal

En la amilopectina, las ramificaciones aparecen cada 20 o 30 glucosas. Las cadenas de las ramificaciones se ramifican a su vez, y aunque la estructura no está totalmente aclarada,  parece probable que se encuentren no ramificadas al azar, sino formando una estructura que podríamos llamar "fractal", alrededor de una cadena central, que es la única que tiene un extermo reductor. El resultado son moléculas enormes de un peso molecular entre 10 millones y 500 millones. En algunos almidones, como el de patata, la amilopectina tiene también algunos ésteres de fosfato.

Estructura tridimensional

Las cadenas de almidón se asocian mediante puentes de hidrógeno, formando una hélice doble, que se destruye por calentamiento con agua.

Girar la molécula

Gránulos de almidón

En los cereales y tubérclos que lo contienen, el almidón se encuentra en la células formando estructuras discretas, los gránulos de almidón. Estos gránulos tienen un tamaño entre 2 y 100 micras, dependiendo del vegetal, aunque en un mismo vegetal aparece una cierta heterogeneidad de tamaño Los gránulos de almidón de arroz están entre los más  pequeños, y los del almidón de patata, entre los más grandes, en los extremos del rango de tamaños indicado. La forma suele ser redondeada, pero también aparecen gránulos de forma alargada o más o menos irregular. En los gránulos de almidón, que no están rodeados por ninguna envoltura, las moléculas de amilosa y de amilopectina se disponen en forma radial, formando una serie de capas concéntricas. En estas capas existen zonas cristalinas, en las que las cadenas están asociadas en forma de hélices Tipos de almidón

Los almidones son meclas de amilosa y de amilopectina. En general, los almidones contienen entre el 20% y el 30% de amilosa, aunque existen excepciones. En el maíz céreo, llamado así por el aspecto del interior del grano, casi no existe amilosa, minetras que en las variedades amiláceas representa entre el 50% y el 70%.En el caso de la patata, la presencia de grupos fosfato crea repulsiones entre cargas negativas, lo que facilita la separación de las cadenas y su interacción con el agua. Las propiedades tecnológicas del almidón dependen mucho origen, y de la relación amilosa/amilopectina, tanto cuando forma parte de un material complejo (harina) como cuandos e utiliza purificado, lo cual es muy frecuente. Así, el almidón del maíz céreo  produce geles claros y cohesivos, minetras que el almidón de arroz forma geles opacos. El almidón de patata (conocido genéricamente como "fécula") y el de mandioca (tapioca) se hidratan muy fácilmente, dando dispersiones muy viscosas, pero en cambio no producen geles resistentes. http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/azucares/almidon.html

Para comprender el funcionamiento del almidón en nuestro organismo, es bueno entender su función en el reino vegetal, donde es originado. El almidón es producido por los vegetales como , que se almacena principalmente en semillas y raíces, con el objeto de apuntalar el sucesivo ciclo reproductivo. Las plantas producen azúcares a través de: la fotosíntesis solar, el carbono del aire y el agua que envían las raíces. Pero estas sustancias nutritivas no podrían ser conservadas en la semilla en forma soluble, dado que el germen de la flamante simiente, por lo general debe esperar un año o más con el fin de encontrar condiciones apropiadas para generar un nuevo ciclo vegetativo. Por tanto, la planta transforma el azúcar soluble en almidón insoluble, dotando también al germen de ciertos elementos enzimáticos que le permitirán invertir este proceso, ante la necesidad de azúcar para alimentar la próxima fase germinativa. O sea que en la semilla, el almidón no es más que en forma segura y estable en el tiempo. Esta maravillosa efectividad se demuestra cuando logran germinar semillas que han permanecido 4 o 5 mil años en letargo. El azúcar generado por el desdoblamiento del almidón, permite nutrir al germen que despierta, hasta que la plántula puede producir azúcar por sí misma, a través de las nuevas hojas y raíces. Esta función del almidón en la semilla, hace que algunos botánicos lo consideren como el equivalente de la leche materna para el bebé. El almidón, técnicamente definido como un glúcido polisacárido, esta formado por dos tipos de estructuras: la amilosa y la amilopectina. La amilosa es poco soluble en agua, aún en agua caliente. Los alimentos más ricos en esta estructura insoluble son el maíz (las especies destinadas a la producción de almidón llegan al 75% de amilosa), la arveja, el trigo y la papa. Los más pobres en amilosa, y por ende más ricos en amilopectina, son la mandioca, el arroz y la cebada. La del almidón en la nutrición humana es la de combustible celular; pero para poder cumplir dicho cometido, debe ser convertido en azúcares simples (glucosa) que pueden utilizar las células. Cuando el organismo advierte exceso de glucosa disponible, el hígado y los músculos almacenan los excedentes, recombinando dichos azúcares simples en forma de glucógeno (estructura polisacárida de reserva) o como grasa (tejido adiposo). Cuando hay carencia de azúcares, el organismo se ve obligado a recurrir al glucógeno o a los tejidos (proteínas) para producir energía. O sea que la adecuada presencia de azúcares permite reservar proteínas para construir estructuras. Vale agregar que además de nutrir las células de todo el organismo, los azúcares también sirven para regular el metabolismo de las grasas (oxidación) o para completar procesos de desintoxicación hepática. Para que el almidón pueda aportar su riqueza nutritiva al organismo, vimos que se necesita su correcto desdoblamiento en azúcares simples: . Antiguamente los cereales se comían sin moler. Algunos granos se recolectaban antes de su completa madurez, cuando todavía no todos los azúcares se habían convertido en almidón. Hoy en día hacemos eso sólo con algunas legumbres frescas (arvejas, habas). Una vez que el grano ha madurado, si bien es práctico su almacenaje, para utilizarlo se hace necesario provocar el proceso de inversión del almidón en azúcares simples y asimilables. El proceso más natural es la de las semillas. Con humedad, temperatura y ausencia de luz solar, el germen despierta, poniendo en marcha la natural cascada enzimática que la naturaleza previó para transformar el almidón en azúcares simples. El germinado era un sistema muy usado en la antigüedad. Por ejemplo, los

soldados romanos solían llevar en la cintura una reserva de semillas, que por acción de la humedad y el calor corporal, germinaban y suministraban una excelente reserva nutritiva en medio de las largas travesías. Otro ejemplo era el pan de las comunidades esenias, descrito en los evangelios: se germinaban los granos de cereal, se los machacaba y se los colocaba en capas delgadas sobre las piedras calientes del desierto, quedando concluido el proceso a lo largo de una jornada solar (ver monografía). El desarrollo de la agricultura y la capacidad de almacenar reservas en forma de granos, fue cambiando los hábitos humanos de consumo. En primer lugar comenzó a de los granos más populares: de la primitiva selección manual, se pasó luego a la domesticación de especies no originales (exportación de cultivos a nuevos ambientes), a las hibridaciones agrícolas (cruce entre variedades), hasta llegar a la manipulación genética (transgénicos obtenidos por biotecnología). Hoy se desarrollan determinadas variedades de trigo para alcancen elevadas concentraciones de gluten, proteína responsable de su respuesta esponjosa y liviana en la panificación. Estas alteraciones han crecido exponencialmente en las últimas décadas, a partir de la “revolución verde”, y los cereales más populares han cambiado sustancialmente muchas estructuras (sobre todo a nivel proteico) con respecto a las variedades originales, con las cuales evolucionó el ser humano. En opinión de muchos especialistas independientes, este acelerado cambio (décadas) (milenios). Una rara excepción a esta regla la constituye el arroz. Higham descubrió en 1989 que la estructura cromosómica del grano de arroz se transforma durante algunas generaciones a causa de la manipulación de los agricultores, pero tiene a volver a su estado salvaje original en sus 12 pares de cromosomas. Obvio que esto deja de ser válido frente a la mutación biotecnológica (…y ya existen arroces transgénicos!!!).  A la par de las alteraciones genéticas, también comenzó a popularizarse la molienda de los cereales y la producción de harinas, “perfeccionándose” los procesos industriales, hasta llegar a la moderna harina blanca súper fina (00000) del último siglo y las inmaculadas e impalpables maicenas. Esta tecnología provocó que los almidones quedaran sin sus sinérgicos acompañantes de la semilla (germen, minerales, proteínas, vitaminas y las imprescindibles enzimas) y que dependiesen exclusivamente de ciertas condiciones imprescindibles para lograr el desdoblamiento en azúcares simples. No habiendo germinación, debe existir la suficiente , que permite el embebido de las moléculas y ayuda a romper la membrana que envuelve a las microscópicas estructuras amiláceas. El es otro factor que contribuye a este proceso, favoreciendo la hidrólisis. De allí las antiguas técnicas de elaborar el pan con leudado lento (masa de harina integral leudada durante toda una jornada), de tostar los granos previo a su procesamiento (activa el proceso de dextrinado) ó de fermentar las semillas (malteado de cereales). Hoy día los eficientes procesos industriales de panificación no toman en cuenta estos importantes requisitos. Con el desarrollo de la premezclas de harina, que ya incluyen los leudantes rápidos y los aditivos mejoradotes, . A ello se suma de los hornos eléctricos que manejan elevadas temperaturas. Todo esto no solo ocurre en las grandes fábricas, sino también en las pequeñas panaderías o pizzerías de barrio, con lo cual el problema se masifica espectacularmente. Pero volvamos al proceso metabólico de los almidones. A falta de lenta hidratación y cocción, para completar su desdoblamiento se hace necesaria , sobre todo cuando debemos metabolizar almidones que han perdido las enzimas de la semilla en el proceso de refinación. Entonces entran en juego o . Siendo las enzimas muy sensibles a la temperatura, las alimentarias se reducen a la cada vez más escasa contribución de los de la dieta (ensaladas, germinados, jugos recién exprimidos, semillas apenas tostadas, etc). En muchas culturas es ancestral el uso de que aportan su rica carga enzimática: chucrut, salsa o pasta de soja (shoyu o miso), kéfir de agua o incluso bebidas como el vino o la cerveza. Pero claro, para que estos elementos aporten su riqueza enzimática, deben provenir de : el caso de la omnipresente , incluso exigida obligatoriamente por ley en los modernos alimentos industriales.

Respecto a las y su adecuada disponibilidad, es algo que depende del buen equilibrio nutricional del organismo, algo difícil de lograr en el ciudadano promedio. Las enzimas son estructuras de aminoácidos, específicas para actuar y transformar determinados sustratos. Sería como la chispa que detona una mezcla combustible. Siguiendo con términos gráficos, su especificidad sería como la llave adecuada para abrir una cerradura; solo una llave puede abrir el cerrojo. A su vez las enzimas dependen de la presencia de un elemento complementario (las coenzimas), sin el cual no pueden funcionar. Las coenzimas se sintetizan a partir de vitaminas y minerales (sobre todo oligoelementos o minerales traza). O sea que sin un adecuado aporte nutricional de aminoácidos, vitaminas y minerales, será obvia la carencia de síntesis enzimática y por tanto se verá disminuida la posibilidad de metabolizar alimentos como el almidón. Con relación a las enzimas orgánicas que intervienen en el desdoblamiento del almidón, las primeras y más importantes están en , cuya acción convierte las estructuras polisacáridas (almidón) en dísacaridas (maltosa). La (conocida antiguamente como ptialina) tiene un pH neutro (7) que es óptimo para este proceso. Su acción se ve interrumpida cuando el bolo alimenticio llega al estómago y se encuentra con el pH ácido de los  jugos gástricos. De allí que algunos sugieren no mezclar almidones y elementos ácidos en la misma comida. En cualquier caso, es obvio que resulta elemental para el buen desdoblamiento de los almidones, sobre todo en presencia de la habitual permeabilidad intestinal que veremos a continuación. Comprobar los efectos de una buena masticación es muy sencillo de experimentar: basta tomar un bocado de cereal cocido neutro, es decir sin aporte de sal o azúcar que puedan modificar su sabor. A medida que pasen las masticaciones y la saliva vaya actuando sobre el almidón, podremos ir notando como aparece gradualmente un delicado sabor dulzón que se va intensificando: es la conversión del insípido almidón en azúcares más sencillos (maltosa). Luego de pasar por el estómago, los almidones del bolo alimenticio reciben en el intestino la benéfica influencia de nuevas enzimas secretadas por el páncreas: la . Bajo la presencia de las amilasas, los almidones se convierten en y (disacárido). Finalmente, por acción de la maltasa (enzima sintetizada en la vellosidad intestinal), la maltosa se convierte en un carbohidrato simple: la (monosacárido). Aún así, se estima que un 20% de los almidones de las legumbres no puede ser digerido en el intestino delgado y debe ser procesado por la flora del colon. Cuando la flora colónica está desequilibrada, cosa que ocurre habitualmente, se advierte la clásica flatulencia, que injustamente se adjudica a las legumbres. Todo lo expresado indica que varias condiciones se hacen necesarias para la eficiente conversión del almidón en azúcar simple, más allá de las manipulaciones genéticas: , , , y . Como vimos, muy pocas de estas condiciones se logran en nuestra alimentación moderna. Y esto genera el problema de los almidones “crudos” o “resistentes”. Minimizando la cuestión, podríamos argumentar que más que problema, esto es nada más que un desperdicio nutricional. Sin embargo, este procesamiento incorrecto del almidón tiene facetas más graves, dado que se combina con los desórdenes intestinales, sin que quede muy claro aún el ciclo causa-consecuencia. Los principales problemas intestinales que potencian el problema de los almidones crudos, son dos: la y el . La sutil mucosa que reviste al intestino delgado (apenas 0,025 mm de espesor) es la única barrera que nos protege de nutrientes mal digeridos y sustancias tóxicas. A causa de numerosas circunstancias, esta delicada estructura de filtrado se hace demasiado porosa, dejando pasar sustancias inconvenientes al plasma sanguíneo. Por esta vía, las moléculas de almidón “crudo” que llegan al intestino, arriban rápidamente al flujo circulatorio, y dado que no son solubles en sangre, el organismo las detecta como sustancias tóxicas. Las consecuencias de este perjudicial e inadvertido aporte cotidiano de almidones a la sangre, las ilustra con precisión el Dr. Jean Seignalet, eminencia francesa en la problemática intestinal y el ensuciamiento orgánico: “Estas moléculas van acumulándose progresivamente en  el medio extracelular o en el interior de las células, produciendo enfermedades de  : fibromialgia primitiva, psicosis maniacodepresiva, depresión endógena, esquizofrenia, enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson, diabetes no 

insulinodependiente, gota, enfermedades hematológicas (anemia, trombocitopenia, poliglobulia, leucopenia, hiperplaquetosis), sarcoidosis, artrosis, osteoporosis, arteriosclerosis, envejecimiento prematuro, cáncer y leucemias. La tarea de eliminación de estas moléculas  exógenas, es asegurada por los polinucleares neutrófilos y los macrófagos que transportan los  desechos a través de los emuntorios. Cuando los glóbulos blancos aumentan excesivamente, provocan una inflamación del emuntorio. Esto da lugar a patologías de  : colitis, enfermedad de Crohn, acné, eccema, urticaria, soriasis, bronquitis, asma, infecciones de  repetición, alergias, aftas bucales, etc”. Otra explicación interesante la brinda el Dr. Norman Walter, longevo autor del libro  “Rejuvenezca”: “Cuando tomé conciencia que la molécula de almidón no es soluble en agua, alcohol ni éter, descubrí porqué los cereales y los alimentos feculentos que había comido en  grandes cantidades habían causado tales daños en el hígado, haciendo que se endureciera  como un pedazo de cartón. También me dio indicios de porqué se forman cálculos duros como  piedras en la vesícula y en los riñones, y porqué la sangre se coagula de manera no natural en  los vasos sanguíneos, formando hemorroides, tumores, cánceres y otros desequilibrios en el  organismo. La molécula de almidón viaja a través del torrente sanguíneo y linfático como una  molécula sólida que las células, tejidos y glándulas del cuerpo no pueden utilizar”. Wes Peterson, nutricionista de Wisconsin (EEUU), aporta más datos al rompecabezas: “Hace  mucho advertí que los almidones crean  . Muchos especialistas han tratado este  tema, y lo he comprobado en mi experiencia y en la de muchas otras personas. ¿Por qué  forman mucosidad? Un motivo es porque son insolubles en la sangre. Las partículas o gránulos  de almidón que pasan del intestino al torrente sanguíneo, son tóxicas; el cuerpo no las puede  utilizar y resultan perjudiciales. El organismo intenta eliminarlas a través de los principales  canales de desintoxicación, entre otros, el sistema linfático y los senos nasales. De esta  manera, el cuerpo busca purgarse a través de la mucosidad. Pero este mecanismo a veces no  basta; los almidones congestionan y bloquean el organismo, factor que contribuye a la  degeneración del cuerpo y a la enfermedad”. Sin embargo esta problemática se conoce desde hace tiempo, como lo señala el Prof. Prokop de la Humboldt Universitat de Berlín (Alemania): "Hace más de 150 años se  establecieron los fundamentos del llamado efecto Herbst, que luego fue olvidado. En la década  del 60 fue redescubierto por el Prof. Volkheimer en el Charite Hospital de Berlín, y luego  examinado a través de muchos experimentos y publicaciones. ¿Qué es el efecto Herbst? Si  experimentalmente se le da a un animal o a un ser humano, una cantidad importante de  almidón de maíz, galletas ú otro producto que contenga almidón, se pueden encontrar gránulos  de almidón en la sangre venosa   , y en la  orina después de una hora o más. Se ha creado el término “persopción” para describir este  interesante fenómeno. De hecho, es sorprendente que se le haya prestado tan poca atención. Constituye, de hecho, la base de nuestra comprensión de la inmunización peroral y de las  alergias. Espero que muchos se den cuenta de las implicaciones que esto tiene en la salud  pública”. El mismo Volkheimer precisa: “Micropartículas sólidas y duras, tales como los gránulos de  almidón, cuyos diámetros están claramente en el rango micrométrico, se incorporan  regularmente en número considerable desde el tracto digestivo. Los factores motores  desempeñan un papel importante en la penetración paracelular de la capa epitelial de la célula. Desde la región subepitelial, las micropartículas son sacadas a través de los vasos linfáticos y  sanguíneos. Se las puede detectar en los fluidos corporales usando métodos simples; apenas  unos minutos después de la administración oral, se las puede hallar en el sistema sanguíneo  periférico. Observamos su pasaje hacia la orina, bilis, fluido cerebroespinal, la luz alveolar, la  cavidad del peritoneo, la leche materna y a través de la placenta hacia el flujo sanguíneo del  feto. Dado que las micropartículas persorbidas pueden embolizar los vasos pequeños, esto está  vinculado a los problemas microangiológicos, especialmente en la región del sistema nervioso  central. El depósito a largo plazo de micropartículas embolizantes, formadas por potenciales  sustancias alergénicas o contaminantes, o que transportan contaminantes, tiene importancia  inmunológica y técnico-medioambiental. Muchos alimentos listos para consumir contienen  grandes cantidades de micropartículas que pueden ser persorbidas”.  Al respecto expresa el Dr. B.J. Freedman: “Los gránulos intactos de almidón pueden pasar a  través de la pared intestinal y entrar al torrente sanguíneo. Permanecen intactos si no han sido 

cocidos en agua durante suficiente tiempo. Algunos de estos gránulos embolizan arteriolas y  capilares. En la mayoría de los órganos, la circulación colateral es suficiente para que continúe  la función del órgano. Sin embargo, en el cerebro, . Después  de muchas décadas, la pérdida de neuronas podría tener importancia clínica y ser la causa de  la demencia senil. Para testear esta hipótesis, hace falta examinar cerebros buscando gránulos  de almidón embolizados. La examinación polariscópica de los tejidos permite distinguir  claramente a los gránulos de almidón de otros objetos de aspecto similar”. Para asegurar que los almidones se digieran adecuadamente, los seres humanos debemos masticar muy bien la comida, a fin que se mezcle eficientemente con la saliva. Sin embargo, sólo el 30% o 40% del almidón consumido puede ser degradado en la boca por la acción de las enzimas salivares. El Dr. Arthur C. Guyton en su Texto de Fisiología Médica aclara: “Lamentablemente, la mayoría de los almidones, en su estado natural en los alimentos, se  presentan en pequeños glóbulos, cada uno de los cuales tiene una delgada película protectora  de celulosa. Por lo tanto, la mayoría de los almidones naturales se digieren de manera  ineficiente por la acción de la ptialina, a menos que se cocine muy bien la comida para destruir  esta membrana protectora”.  Ahora bien, la cocción necesaria para destruir la membrana protectora de las células de almidón, ¿qué le hace al valor nutricional del alimento? El nutricionista estadounidense Wes Peterson realiza un razonamiento al respecto: “Para evitar absorber gránulos intactos de  almidón, tóxicos para el organismo, el alimento feculento debe cocinarse en agua hasta formar  una masa homogénea de consistencia blanda. Sin embargo, la cocción transforma el alimento  en una sustancia patológica, artificial y extraña, desordena su estructura y su patrón  energético, destruye su fuerza vital, daña y altera nutrientes, elimina enzimas y vitaminas, y  crea nuevas sustancias tóxicas. Dado que el cuerpo humano utiliza los almidones a través de  un complicado proceso que es sólo parcialmente efectivo, ¿por qué no considerar la posibilidad  de cubrir las necesidades de hidratos de carbono consumiendo por ejemplo frutas frescas, que  ya contienen azúcares simples, fáciles de digerir? No necesitamos almidones para nada y  podemos tener mejor salud sin ellos”. Sin necesidad de adoptar posturas extremas, sin embargo es importante tomar consciencia de la gravedad del problema expuesto, dadas las implicancias en la generación de importantes patologías crónicas y degenerativas. A modo de resumen, creemos útil esbozar algunas sugerencias para minimizar los daños que nos genera la moderna alimentación industrializada a la que estamos expuestos. • • • • • •

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http://www.prama.com.ar/problemas_alimentarios/almidones.htm

Bases moleculares para la obtencion de almidón resistente

MSc. Angela Zuleta El almidón resistente se define como la suma del almidón y sus productos degradados (oligosacáridos y otros) no absorbidos en el intestino delgado de individuos sanos.  Aunque el almidón, componente básico de la dieta humana, es el único polisacárido alimentario digerible por los enzimas intestinales humanos, diferentes estudios en  voluntarios sanos y en cadáveres han mostrado que una importante proporción del almidón alcanza el intestino grueso. Los almidones resistentes están presentes en los alimentos por diversas razones. El almidón crudo se digiere de forma dificultosa, por lo que se utiliza la cocción con agua para gelatinizar el almidón y permitir mayor acceso a las amilasas intestinales. La alteración de la estructura del alimento por pulverización u otros procesos culinarios, y la masticación también aumentan la digestión al permitir el acceso a los enzimas digestivos. Al contrario que en el caso de la cocción, el enfriamiento posterior conlleva la formación de cristales resistentes a la digestión. Este proceso se denomina retrogradación, y el contenido en almidones resistentes aumenta cuando los alimentos se someten a un número creciente de ciclos de calentamiento y  enfriamiento. La estructura química es un factor importante en la digestibilidad del almidón, especialmente la relación amilosa/amilopectina. La mayoría de almidones presentes en los alimentos contienen predominantemente amilopectina (alrededor del 70%). Cuanto mayor es el contenido de amilosa, con mayor dificultad gelatiniza el almidón y más susceptible es a la retrogradación.

Los almidones no gelatinizados con un alto contenido en amilosa (60-70% aproximadamente) son resistentes a la amilolisis y se usan comercialmente como un ingrediente de diversos alimentos procesados. Los almidones químicamente modificados también se consideran almidones resistentes, y son ampliamente utilizados por la industria alimentaria por sus propiedades funcionales En la tabla 1 se resume la clasificación de los almidones resistentes. Diversos factores fisiológicos pueden modificar el contenido de almidones resistentes en la comida. Por ejemplo, el proceso de masticación determina el tamaño de partícula de un alimento ingerido, de manera que las partículas grandes viajan más rápidamente en el intestino que las pequeñas y, por tanto, se puede afirmar que la masticación aumentaría la digestibilidad. Esta propuesta está respaldada por estudios controlados realizados con animales. Por otra parte, el tránsito intestinal es el mayor determinante fisiológico de la digestibilidad del almidón en el intestino delgado. Por todos estos determinantes, se sugiere que todos los tipos de almidones resistentes no tienen los mismos efectos, especialmente como prebióticos en la flora bacteriana del colon.

Tipo de almidón resistente  RS1 = Físicamente inaccesible Semillas y granos parcial o totalmente molidos.

 RS2 = Gránulos resistentes Patata cruda, banana verde y algunas legumbres.

 RS3 = Retrogradados Patata cocida y enfriada, pan y copos de maíz.

 RS4 = Modificados químicamente  Almidones eterizados y esterificados.

En cuanto a la problemática de la determinación los almidones resistentes, hay que señalar que existen los métodos 2002.02 de la AOAC y 32-40 de la AACC para la determinación de los almidones resistentes (McCleary, 2002). Facultad de Farmacia y Bioquímica, UBA.

http://www.fanus.com.ar/07-11-16-Bases-moleculares-obtencion-almidon-resistente.php

Temario de la monografía - El almidón ágrio, comunmente llamado de "polvilho azedo", es un producto típico  brazileño obtenido por la fermentación natural del almidón de yuca, ampliamente utilizado en la culinaria, en las indústrias de alimentos y como materia prima inreemplazable en la confección de los "biscoitos de polvilho" (Cereda 1983c). En Colombia, este almidón fermentado es conocido como almidón ágrio y es ampliamente consumido como un artículo de panificación conocido como "pan de yuca" (Cárdenas y Buckle, 1980)... almidón ágrio y es ampliamente consumido como un artículo de  panificación conocido como "pan de yuca" (Cárdenas y Buckle, 1980)...  2- Material y métodos Obtención y fermentación natural del almidón de yuca Fueron realizados tres experimentos de fermentación natural de almidón de yuca en diferentes recipiente: en tanque industrial (E1), en tanque experimental de laboratorio (E2) y en becker  (E3). En los tres experimentos fué utilizado almidón extraido de raices de yuca...  3- Resultados y discusión  pH y acidez titulable del agua sobrenadante Las variaciones del pH y de la acidez titulable del agua sobrenadante de los experimentos E2 y E3 son presentados en los gráficos de la Fig. 1. Estes experimentos, después de 24 horas, presentaron señales de fermentación típicas de almidón de yuca citados en la literatura (Cereda y Lima, 1981). En los primeros días de fermentación, las curvas de pH disminuyeron rapidamente. Después de las 48 horas, las curvas disminuyen lentamente hasta alcanzar un valor mínimo a los 25 y 35 días de fermentación realizada en tanque y en becker, respectivamente, quedando constante hasta el final del experimento, aunque la curva de pH de la fermentación en tanque experimentase ligeras variaciones a los 34 y 54 días de fermentación. Estes tiempos de fermentación donde los valores de pH quedaron estacionários no están de acuerdo con los obtenidos en la literatura (Cereda y Lima, 1981), posiblemente debido a las condiciones ambientales y de los medios donde fueron realizados los experimentos. De todas formas, en esta Fig. 1 se evidencia tres diferentes comportamientos de la variación del pH para ambos experimentos, concordando con los obtenidos por Cereda (1975) que constató la ocurrencia de tres fases. La  primera fase es asociada a la rápida caída de la concentración del oxígeno en el medio. Probablemente en esta fase comienza el ataque de enzimos amilolíticos sobre el almidón granular, propiciando una fuente carbonada para el metabolismo de los agentes de la fermentación. En la segunda fase, ocurren microorganismos más exigentes, productores de ácidos y gases. Para Cereda (1975), esta fase es la más importante en lo que se refiere a la producción del almidón ágrio de buena calidad. Finalmente, en la tercera fase aparecen microorganismos saprofíticos y